基于神经网络预测方法的智能化高精度大型钢管高速托辊机构研究

大型钢管高速托辊机构在工作过程中受管节点偏心、滑动摩擦等不确定因素的影响,会使得主管转动距离与胶轮转动距离存在一定偏差。这种偏差给实际工程施工带来一定困难。对此,采用商用软件ANSYS中的Transient Structural模块建立基于某大型钢管高速托辊机构的有限元模型,通过仿真计算研究转动过程中主管和胶轮的运动特性,获得对应的旋转角度、旋转距离以及距离偏差,采用径向基神经网络方法对主管和胶轮旋转的偏差进行预测对比分析。研究结果表明,所建立的径向基神经网络方法能够很好地预测主管和胶轮旋转的转动距离偏差,能够为大型钢管高速托辊机构上主管与胶轮距离偏差的计算提供一定的参考。

海上风电高桩承台基础结构的受力特性

为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.

三辊定心辊机构的优化设计方法

介绍了一种三辊定心辊的机构解析计算方法,采用两次三角形解析的方法求解了双摇杆机构的主动摇杆转动角度和从动摇杆转动角度的公式,解析了3个定心辊的作用圆的几何中心坐标值的计算公式,使用推导出的公式对一套三辊定心辊机构进行了计算验证。该计算方法为定心设备的设计开发与验证带来便利。

大口径钢管淬火系统研制与应用

针对现有油井管淬火装置存在的问题，研制了大口径钢管淬火系统。该系统可自动控制钢管在进料机构上前进及落下，使钢管正好落在旋转轮上，完成受料过程。淬火过程无链条传动，大大降低了淬火机构的故障率，延长了淬火机构的使用寿命。根据API Spec 5CT要求对调质处理后钢管进行力学性能试验和尺寸检验，结果表明，用该系统进行淬火处理的钢管均符合API标准要求。生产应用表明，大口径钢管淬火系统完全有能力处理规格为西（139．7～340．0）mm ×（4．5～22．0）mm×（6000～12300）mm、钢级为N80、L80及P110钢管。

高填方大直径钢波纹管涵洞力学特性

为研究高填方大直径钢波纹管的力学特性,选取萍洪高速AK0+485处钢波纹管涵洞作为研究对象,通过现场测试以及数值模拟提取管体上部不同填土高度情况下管体的应变、土压力以及管体的横向和竖向变形.通过对数据进行处理分析得出测试数值与模拟数值变化趋势基本一致,管中环向应变以及管顶轴向应变分别大于其他部位的应变.管顶土压力较小,管体下45°位置的土压力较大,主要是由于大直径钢波纹管的柔性以及混凝土支撑的限制作用导致.而对于无混凝土支撑情况下的数值模拟显示,无混凝土支撑可减小应力集中现象以及大部分测点位置的土压力.

Q690E海事起重船主弦杆用无缝钢管的开发

1600t级海事起重船主弦杆用Φ630 mm×30 mm规格Q690E钢级无缝钢管,一直以来无法顺利实现热轧生产.通过优化钢种化学成分,使钢种1 200℃时的热塑性达到40.8%,有效降低了轧制力及生产难度;控制钢种的碳当量在0.62%以下,保证了材料的可焊性;生产前进行端部淬火试验并测量相变点,热处理采用浸入式淬火,保证了管材的淬透性,热处理加热制度为940℃水淬+650℃回火空冷.最终使得产品的屈服强度达到760 MPa以上.

爆炸载荷作用下钢管拼装结构大变形模态解

钢管拼装吸能元件在爆炸载荷作用下的大变形问题,对于抗爆结构的吸能装置设计具有重要意义。本文在对单个钢管动力压扁过程研究的基础上,根据实验分析了拼装钢管在径向受爆炸载荷作用的塑性行为,并且基于虚速度原理建立了八塑性铰机构模态解方程,描述了拼装钢管受爆炸载荷作用的位移速度场,最后进行了实验验证。

热轧参数对大口径厚壁316LN不锈钢管组织和性能的影响研究

使用皮尔格管材轧机在不同轧制变形量和轧制温度下热轧生产了大口径厚壁316LN不锈钢管,采用光学显微镜观察了热轧态管材和固溶态管材的显微组织,采用万能试验机测定了固溶态管材的室温拉伸力学性能。结果表明:提高轧制变形量能促进热轧过程中动态再结晶的形核过程,细化动态再结晶晶粒;提高热轧温度能促进热轧过程中动态再结晶的长大过程,粗化动态再结晶晶粒;不完全动态再结晶的热轧管材在固溶热处理过程中会发生已再结晶晶粒的异常长大,产生混晶,降低力学性能;提高轧制变形量和降低轧制温度可以细化固溶态管材的晶粒尺寸,提高力学性能。

超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究

依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性.结果表明:对于顶管中的任一管节,钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动,而中间段基本稳定在某一数值,且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感;同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致:应力分布较为均匀,峰值应力位于顶推面拐角附近;变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸,峰值形变位于竖向跨中;管节峰值应力随顶管推进逐步增大,但均未超过弹性极限,峰值形变保持稳定;钢板的环向应力由水土压力控制,应力分布为上部受拉、左右受压,轴向应力由顶推力控制,其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响;纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制,在竖直方向上由外壁环向荷载控制;后续施工过程中,顶管受力相对稳定.影响范围方面:注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响;管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响;钢筋绑扎和混凝土浇筑仅对钢板的环向受力有较大影响.

软土中超大直径钢顶管施工顶进及运营温差下的受力特性测试

为了研究钢顶管在施工及运营阶段的内力特征,采用现场测试的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4m的钢顶管在施工荷载和温差作用下的环向、纵向应变进行监测.分析实测结果表明:管道固定截面随顶进距离增加受力状态改变较小,不同截面中靠近机头处受到顶力的影响较小;纵向应力主要受顶力影响,以受压为主,环向应力主要受到管道埋深影响,深覆软土情况下,管道顶部环向可能出现拉应力,左右受压为主;纵向和环向应力之间相互影响,埋深较大时影响较为明显,长距离顶进下顶进偏心对管道应力有较大影响;顶力的施加会使纵向应力产生较大波动,顶力撤除应力恢复平稳;大直径钢材管道在温差6℃时,温度应力达25MPa左右,环向、纵向区别较小,不影响正常运营,但仍需谨防极端温差下可能造成的破坏.

大断面类矩形钢顶管结构受力性能现场试验研究——以上海轨道交通14号线静安寺站顶管车站工程为例

为解决城市核心区地铁车站施工难题,上海轨道交通14号线静安寺站采用超大断面的类矩形钢顶管建造地铁车站。由于该新型结构的施工工艺及受力特性的研究目前仍处于初期阶段,设计关键点、受力薄弱点尚不清晰,因此基于该实际工程进行现场试验研究。通过布置水土压力传感器、钢结构应变计,获取顶管施工全过程外荷载及钢结构应变的大小及变化规律,探究顶管结构在各个施工工况下的结构受力性能。结果表明:1)运营工况下,总压力值分布均匀、左右对称,顶部总压力略大于底部,下半环压力大致呈马鞍形分布;2)同步注浆工况下,泥浆套能快速传递注浆压力;3)二次注浆工况下,整环注浆压力约为330 kPa,相较运营工况提高了1.56倍,为最不利受力工况;4)管节环向受力机制接近整环矩形框架结构,结构顶、底部为最不利受力截面;5)管节纵向应力较小,需关注顶管隧道回退量,必要时增大止退反力,做好环缝防水措施。

大口径厚壁G115耐热钢管TIG+SMAW工艺及性能分析

采用TIG+SMAW方法对超超临界电站锅炉用大口径厚壁G115耐热钢管进行焊接,并对焊接接头不同壁厚位置进行微观组织结构特征及其力学性能分析。结果表明,焊缝区、热影响区及熔合区存在较为明显的组织转变,焊缝区主要由回火马氏体组织组成,热影响区以板条马氏体组织为主,母材呈现片状马氏体组织,且由母材至焊缝,晶粒逐渐细化,焊缝以等轴晶和柱状晶组织为主。从母材到焊缝,接头硬度分布呈现逐渐升高的趋势,但在熔合线附近硬度略有下降,其中热影响区最低,焊缝区硬度最高。接头冲击韧性试验表明,热影响区根部冲击吸收功明显高于焊缝,填充区则略低于焊缝,焊缝区冲击吸收功平均值为43.89 J,热影响区的冲击功平均值为66.49 J,接头冲击韧性较好,能满足实际使用要求。

新型三辊抱芯机构数学模型的建立

三辊抱芯装置在无缝管生产线上是关键设备之一,它的机构设计是否合理直接影响无缝钢管的产品质量。比较了老式三辊抱芯装置机构和新型三辊抱芯装置机构的异同,指出新型机构的优势,详细分析了新型三辊抱芯装置,建立了其数学模型,运用到生产实际中,得出了测绘值与计算值基本接近的结果,证明了新型三辊抱芯装置设计和分析的合理性。

围护体系结合坑内前撑注浆钢管桩施工技术

结合工程实际,对超大地下室基坑内部前撑注浆钢管桩围护体系的施工技术进行了介绍。在详细分析基坑工程的特点、围护体系的适用性、施工工艺及操作要点等基础上,对围护体系了进行深化设计和过程改进,并结合工程周边环境情况,对基坑进行分块施工。监测结果显示,相关施工方案切实可行,总结的经验可为类似基坑提供借鉴。

FEM-DEM耦合弹塑性土体插桩过程力学特性研究

为了研究大型建筑物的大直径钢管桩插桩过程,以大桥弹塑性土体(砂壤土)插桩为研究对象,采用离散元(DEM)与有限元(FEM)耦合的方法,根据工程区土壤粘结参数建立适合的地层模型。为保证计算的有效性,选用了非线性粘结弹性塑形接触(EEPA)模型对土体大直径钢管桩插桩过程进行FEM-DEM耦合数值模拟,对插桩钢管在整个过程中所受到土体作用力的应力-应变及位移特性进行研究并分析土体运动状态变化。模拟结果表明,大直径钢管桩插桩过程中所受到的应力与产生的位移等特性与插桩的深度有着密切的关系,从土体的力学特性可以看到整个过程中土体运动的速度等变量都呈现先增大后减小的趋势,管道在底部受力较大并且沿径向变形较为复杂。研究有助于指导施工过程中及时调整插桩角度以及平整插桩土体表面。

大跨度空间钢管桁架结构的工程应用和前景展望

结合空间钢管桁架结构在大跨度建筑物中的应用,分析了空间钢管桁架结构具有的优点,并阐明了空间管桁结构在建筑市场中的应用前景,探讨了其不足,以促进大跨度空间钢管桁架结构的推广使用。

大直径钢管桩在高速公路路堤抢险工程中的应用研究

大直径钢管桩具有承载力大,能承受较大的水平力,设计灵活,桩长容易调节,易与上部结构结合,施工简便、快速等特点,非常适用于抢险工程。以大直径钢管排桩为主要支挡结构,结合排水、防渗、注浆等措施的综合处治方法在某高速公路路堤抢险工程中成功的应用,为类似的工程提供了一种新的思路。

超长大直径钢管桩承载力性状试验研究

通过对海南儋州区域某水工工程钢管桩的竖向静载试验及桩侧摩阻力试验数据进行研究,分析超长大直径钢管桩在该区域深厚沉积层的竖向承载性状和荷载传递机理,积累该区域的深厚沉积层土层侧阻力系数样本数量,为该区域后续工程或相似区域工程提供经验与参考。

管径1524 mm的X90螺旋埋弧焊管研发

采用高压力、大口径、高钢级管道进行长距离的天然气输送已成为管道工业的重要发展趋势。X90管线钢管的应用将提高管道输送量,减小钢管有效壁厚,降低管道建设成本。采用低C、高[Mn+Nb]、高[Mo+Cr]的合金化成分设计及纯净钢冶炼技术与控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主的壁厚20.3 mm的X90热轧卷板;通过焊接工艺试验研究,优化设计出壁厚20.3 mm的X90管线钢管的焊接工艺;通过制管成型参数的优化设计,实现了高强度、大口径螺旋埋弧焊管的低残余应力控制。测试结果表明:试制开发的管径1 524 mm、壁厚20.3 mm的X90螺旋埋弧焊管的各项性能指标均达到相关技术规范要求,为X90高强度大口径钢管在中国的建设应用做好技术储备。