冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构模型研究

在北方寒冷地区,钢管混凝土结构因冻融作用侵蚀而造成钢管开裂以及钢管混凝土结构力学性能劣化从而导致结构破坏的事故时有发生。针对冻融侵蚀后钢管混凝土界面黏结性能问题,制作了钢管混凝土推出试件,考虑冻融循环次数、混凝土强度、钢管径厚比等不同参数,进行冻融试验和推出试验,分析了界面黏结力的分布规律和影响因素,研究了冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构关系,确定了界面平均黏结强度以及峰值黏结强度、残余黏结强度特征值。结果表明,随着冻融循环次数的增加,界面平均黏结强度减小,极限荷载对应的滑移逐渐增大,而残余黏结强度呈线性减小,稳定段起点滑移随着冻融循环次数的增加呈指数增长。峰值黏结强度、残余黏结强度随混凝土强度的增加而提高,随着径厚比的增大而降低。分析外钢管密布应变计所测出的应变分布规律可知界面黏结应力呈指数分布,对比分析由荷载、滑移结合能量法理论推导所得的黏结应力分布函数,结果表明其具有较高精度,为后期研究界面黏结性能提供了新思路。构建了冻融循环作用后界面黏结应力-滑移三段式本构模型,并提出了相应特征值计算公式和本构模型,可为该类构件设计时考虑冻融作用提供参考。

冻融循环环境下方钢管混凝土粘结强度试验研究

为研究冻融循环环境下方钢管混凝土的粘结性能,设计制作了19组57个方钢管混凝土短柱试件,并对这些试件开展冻融循环后的推出试验。获得了试件的荷载-滑移曲线,分析方钢管混凝土粘结力的组成以及冻融循环次数、构件长细比、钢管宽厚比对粘结强度的影响。试验结果表明,冻融循环后方钢管混凝土的荷载-滑移曲线与常温下总体相似,包含无滑移段、上升段、下降段、残余段。无滑移段的粘结作用由化学胶结力提供,滑移产生后的粘结作用由摩擦力和机械咬合力提供。在试验参数范围内,方钢管混凝土的粘结强度随着冻融循环作用次数增加呈幂函数减小,随着构件长细比的增大呈线性降低,随着钢管宽厚比的增大呈指数下降。在试验结果基础上,提出了冻融循环后方钢管混凝土粘结强度的计算公式,计算结果与试验结果总体总体吻合。

间接空冷翅片管束临界防冻特性及防冻裕量研究

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此,首先凝练了管束防冻模型,包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件;其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束,分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量;最后探究了中间型、左侧型、侧面型进水方式管束的临界值特点。结果表明:环境温度和入口水温降低、风速增加,管束防冻流量增加,且入口水温越低,风速影响更突出;逆流式管束防冻性能劣于顺流式管束,随风速增加或入口水温降低,二者差异扩大;入口水温抬升对防冻裕量影响分为3个梯次,为显著增加区间(0℃, 10℃]、变化缓慢区间(10℃, 20℃]、基本不变区间(20℃, 40℃],不可一直增加入口水温来防冻;中间型管束防冻性能优于左侧型和侧面型,空冷燃煤火电或核电机组应优先选用。研究结果可为我国空冷机组冬季防冻运行提供指导。

液氮冷冻法收集和检测黄金管内轻烃组分的实验细节探讨

探讨了实验室条件下烃烃萃取和检测过程的具体步骤和实施细节,通过试验优化实验条件并形成了可操作性强、再行性好的实验方法。该方法可兼顾黄金管生烃产物中C6~C14产率定量以及C6~C8轻烃化合物的检测,是对黄金管生烃模拟实验技术的补充,有助于开展烃源岩轻烃特征的研究工作。

经典单排管冻结温度场的瞬态适用性研究

在冻结法施工过程中,对于冻土温度场的研究非常重要。很多学者根据理论和实践推导出一些用于分析温度场的公式,但目前的研究还主要集中在温度场的稳态分析,对于温度场的瞬态分析研究较少。该文通过对经典巴霍尔金单排管公式的瞬态分析,将巴氏公式计算的结果同瞬态数值模拟结果进行比较,进而探讨影响巴氏公式在冻结过程中的准确性和适用性,以便实际工程选用参考。

冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

通过对21个玻璃纤维增强聚合物(GFRP)管混凝土柱和21个素混凝土柱分别在水溶液和质量分数为3.5%的氯化钠(NaCl)溶液中进行冻融循环试验及轴压试验,且对冻融后的GFRP管混凝土柱进行了超声波检测,研究冻融环境下不同冻融介质和冻融循环次数对GFRP管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明,冻融介质相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,质量损失率增大,相对动弹性模量降低,GFRP管混凝土柱内异常点增多,承载力下降,极限应变下降;冻融次数相同的情况下,经盐冻作用的GFRP管混凝土柱轴压极限承载力降低更为明显。GFRP管混凝土柱盐冻循环150次后极限承载力下降了29.45%,下降量是相同条件下水冻结果的2.19倍。盐冻循环后的GFRP管混凝土柱极限应变小于相同条件下的水冻循环极限应变。

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性;冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏;圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。

冻融循环后钢管混凝土黏结性能数值分析

为研究冻融循环作用后钢管与混凝土界面黏结性能,通过内聚力模型与库伦摩擦模型定义界面黏结-滑移行为,建立考虑冻融损伤的圆钢管混凝土柱有限元模型。以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度、钢管屈服强度为主要参数,研究不同因素对圆钢管混凝土界面黏结性能的影响规律。模拟结果表明,内聚力模型与库伦摩擦模型能有效地模拟钢管混凝土界面黏结性能。冻融循环次数是影响界面黏结性能最主要的因素,冻融循环次数增加,界面黏结性能逐渐降低;增大钢管壁厚、混凝土强度、钢管屈服强度可改善界面黏结性能。

医用冷冻离心机温度参数的校准研究

试管型温度测量仪器是医用冷冻离心机温度校准的最适宜测量设备,若用其他方式校准离心机的温度,则存在各种瑕疵。本文研制的冷冻离心机温度校准器,实现了电池供电的微功耗微小型温度测量,且误差小于±0.5℃。

化工企业仪表防冻防凝的管理措施

地处北方的化工企业,一到冬天,随着温度逐渐降低,仪表的导压管路内介质在环境温度降低时会产生介质结晶、凝固和冻结现象,或者是一些仪表液晶屏不能正常显示,或是仪表电子处理信息速度慢、滞后、显示不准确等。不仅给生产带来不便,对安全也构成威胁。由于化工企业工艺流程复杂、设备繁多,在仪表发生故障时,会造成重大经济损失,甚至人员伤亡。所以,处于北方的化工企业冬季仪器仪表的抗寒防冻工作就显得格外重要。中国北方的化工企业设备管理部门每到冬季来临时,就要事先了解仪表防冻状况,并采出具体的控制措施,让仪表安全过冬。否则就会因仪表故障原因对工艺运行产生影响,从实际调研情况来看,化工仪表大都在低温环境中容易出现故障或失真现象,一旦出现介质泄漏就有可能引起联锁跳车、火灾及其他安全事故。因此,相关企业一定要重视仪表设备的安全过冬问题。

深厚黏土地层冻结压力的实测分析

通过监测淮南顾北煤矿深厚钙质黏土地层井筒冻结压力的发展规律,发现不同深度处的冻结压力在井壁混凝土浇筑后的最初15 d内增长速度较快,且具有明显的方向性;获得外层混凝土井壁浇筑后井帮温度的变化规律,冻结壁融化深度等是直接关系到冻结压力发展的重要因素;结合类似工程监测数据,获得了井筒平均冻结压力随深度变化的线性关系式。

冷冻暂堵带压换阀技术及应用前景

为了安全地解决井口隐患,在川东沙罐坪气田罐31井首次采用四川油气灭火中心引进的最新技术——冷冻暂堵技术来实施暂堵带压换阀。该技术是将特殊的暂堵剂逐层注入各层套管环空和油管内部,冷冻后可同时将各环空和油管水眼暂堵,达到以不压井方式来更换井口1、2、3号闸阀的目的。此项技术在国内属首次成功应用,并且为保护油气层而需要进行带压整改井口又找到了一项新的技术途径。

涡流管制冷常压冷冻干燥怀山药技术分析

搭建一套涡流管制冷常压冷冻干燥装置,选用怀山药作为冻干实验材料,以涡流管为制冷源,对冻干规律进行研究,分别考察涡流管进口压力、物料厚度、给热模式、物料形状等因素对干燥过程影响。结果表明：在干燥处理过程中,物料性质及内部结构对干燥速率影响较大。通过适当减小物料厚度和采用对流辐射耦合变温给热模式均可提高干燥速率。干燥室内温度略高于物料三相点温度时,涡流管制冷常压冷冻干燥过程仍可以进行。对怀山药而言,当冷气流率0.4～0.5、进口压力0.3 MPa时,制冷效率最佳。

露天管道层绝热保温加电伴热防冻方案及其经济分析

认为在寒冷地区露天管道特别是小管径管道单纯靠增加保温层厚度不能防止管道冻结 ,提出绝热保温加电伴热防冻方案 ,并分析其热力学特性和经济性 ,给出计算最佳保温层厚度的公式。

双圈管黏土冻结壁形成过程冻胀力模型试验研究

基于相似理论,开展了双圈管同步冻结条件下黏土冻结壁形成过程冻胀力模型试验研究.在试验条件下黏土冻结壁交圈顺序为外圈管、内圈管,两圈管之间,冻结310 d后冻结壁发展到井帮位置.随时间发展,外圈管内侧温度分布逐渐均匀,而外圈管外侧仍存在较大温度梯度.结果表明:冻胀力的发展变化与冻结温度场密切相关,且表现出显著的时空不均匀性.在冻结壁形成过程中,两圈管之间首先出现冻胀力,之后逐渐由两圈管向外扩展,两圈管之间与外侧冻胀力的差异程度随时间增长而增大.冻结初期井心附近应力随时间增长而降低,至190 d开始出现冻胀力.之后,随冻结时间增长,井心与两圈管之间的冻胀应力场梯度减小,而两圈管之间与冻结壁外边界仍存在较高梯度.

华北地区低流速水管防冻研究

针对冬季露天低流速水管系统防冻问题,讨论了采用绝热保温加电热伴暖方式对低流速水管进行防冻处理的方案,分析了管道壁温在双位控制器监控下的动态特性,提出了计算加热电缆运行功率以及计算管道保温层"经济厚度"的计算公式.研究结果表明:该防冻方案完全可靠,管道保温层经济厚度与电价、加热电缆功率设计、保温材料价格等因素有关.

露天管道防冻方案的研究

分析比较了各种露天管道防冻方案的可行性及特点，通过对某车辆段工程管道防冻方案进行系统分析，得到了采用不同管道防冻方案的工程费用比较结果．研究的结果可以为工程应用提供参考．

基于波形翅片扁平管传热性能的直接空冷凝汽器低温冻结规律研究

以火电空冷机组常用的蛇形翅片扁平管为实验件,设计并搭建了风洞实验台,研究蛇形翅片扁平管顺流单元的传热性能,得到顺流单元翅片管空气侧在不同风速下的换热系数和水侧在不同流量下的换热系数,并拟合成Nu随Re变化的无因次关联式。将得到的关联式应用到火电厂实际的运行工况中,得到在不同迎面风速、不同环境温度及不同水流量下管内凝结水温度的变化规律。据此,以实际低温运行直接空冷机组为例,预测出空冷凝汽器顺流单元在不同迎面风速、环境温度和机组负荷下管内凝结水的冻结特性。

大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场模拟研究

以霍州煤电庞庞塔矿主斜井冻结施工为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件和正交试验设计方法,对深厚富水表土层大断面斜井分段直孔冻结关键参数进行数值模拟,研究大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场分布规律,探索并建立一套适用于大断面斜井穿过厚表土层富水段的竖直冻结技术。

新型管幕冻结法不同冻结管布置方案温度场数值分析

本文介绍了新型管幕冻结法的特点及施工流程,并运用有限元软件建立其两种冻结管布置方案下的数值模型,对两种数值模型的温度场发展规律进行对比分析得出:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;随着冻结时间增加,冻结壁先以冻结管为中心呈同心圆形式发展,随后与其他冻结管形成的冻结壁和钢管相互交圈,最终形成封闭的冻土帷幕;方案1中冻结11 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈,14 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈形成冻土帷幕;方案2中冻结29 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈,62 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈形成冻土帷幕。故两方案比较下,方案1形成的冻土帷幕所需时间更短,管幕与冻结管布置更加合理。所得结果可为日后的相关实际工程提供参考依据。