接长方式对结构保温板抗弯性能的影响研究

分别采用自攻螺钉(Self-tapping screw,STS)连接的对接节点、地板钉连接的搭接节点和花键节点3种接长方式对结构保温板(Structural Insulated Panels,SIP)构件进行长度接长处理,并考察了这3种接长试件的面内和面外抗弯性能。结果表明:在平面内加载条件下,对接连接具有最高的荷载承载能力和连接刚度,相比于OSB花键连接和搭接的屈服荷载分别提高了25.48%和201.72%。然而,在平面外加载条件下,OSB花键连接具有最高的荷载承载能力、变形位移和刚度。相比于对接和搭接连接,OSB花键连接试件的屈服荷载分别提高了128.78%和329.01%。SIP作为承载构件抵抗平面内荷载时,推荐采用工艺简单且成本较低的对接接长方式。

螺杆桩竖向抗拔承载性能原位试验研究

本文研究了螺杆桩的竖向抗拔承载性能,分别对螺杆桩与直杆桩进行了现场原位静载与内力测试试验,记录了不同荷载下桩身轴力分布情况,对比分析了螺杆桩与直杆桩竖向抗拔承载性能差异及原因。研究结果表明:在本文地层条件下螺杆桩的竖向抗拔承载力较直杆桩可提升5%~15%;随着上拔荷载增大,螺杆桩螺纹段侧阻优势开始发挥,桩轴力在螺纹段下降更快,轴力曲线呈折线;相同上拔荷载作用下,螺杆桩产生位移更小,其抗拔力主要由螺杆段产生,其上部直杆段侧摩阻力发挥水平不如直杆桩侧摩阻力。

自钻自攻螺钉与不同基材连接节点抗拉拔承载力试验与理论研究

螺钉与基材连接节点的力学性能是大跨金属屋面研究的关键问题之一,可靠的连接节点是确保屋面抗风安全的重要组件之一。开展了碳钢螺钉与铝基材(CSA节点)、不锈钢复合螺钉与铝基材(SSA节点)、不锈钢复合螺钉与钢基材(SSS节点)三类节点共360组样本试验研究,分析了三类节点的损伤失效模式,揭示了抗拉拔承载力的参数影响规律,建立了节点承载力设计计算公式。结果表明:两种钻入方式下三类节点均呈现螺钉与基材共同承载、到二者咬合处产生损伤变形行为、再到螺钉被拔出基材的失效模式,节点抗拉拔能力依次为SSS节点、CSA节点、SSA节点;基材厚度、螺钉直径和螺距均对节点承载力产生影响,尤以基材厚度和螺距最为显著,同等条件下改变螺距对三类节点承载力的影响最高达94.54%;所提三类节点承载力设计计算公式与试验结果吻合度良好。

轻钢龙骨防火外墙及其与钢框架连接的平面外受力性能分析

针对轻钢龙骨防火外墙在L形角钢连接、异形角钢连接两种连接方式下的平面外受力性能进行了试验研究。然后采用有限元软件ABAQUS对试件进行模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的有效性。进而考虑竖向轻钢龙骨间距及布置方式、横向轻钢龙骨厚度、异形角钢连接件个数、L形角钢与型钢梁连接自攻螺钉个数、L形角钢厚度六个因素的影响,对轻钢龙骨防火外墙及其与钢框架连接的平面外受力性能进行有限元模拟分析。结果表明:增加异形角钢连接件个数或L形角钢的自攻螺钉个数可提高墙体平面外极限承载力和刚度及连接件平面外刚度,且提高效果最为显著;减小龙骨间距能提高墙体平面外极限承载力及刚度;增加横向轻钢龙骨厚度能提高墙体平面外极限承载力和连接件平面外刚度;增加L形角钢厚度可明显提高墙体及连接件平面外刚度。

冷弯薄壁型钢自攻螺钉厚钢板连接的抗剪及抗拔性能试验研究

为研究厚度大于2 mm的厚钢板连接中自攻螺钉的抗剪性能和抗拔性能,完成了9组自攻螺钉厚钢板连接抗剪试验和9组自攻螺钉厚钢板连接抗拔试验,重点考察螺钉直径、连接板与被连接板厚度等相关参数的影响,获得了用于自攻螺钉厚钢板连接的破坏模式、抗剪承载力、抗拔承载力等性能,并与多地区规范的螺钉承载力计算公式进行对比分析。试验结果表明:自攻螺钉厚钢板连接受剪时自攻螺钉存在严重倾斜,有拔出趋势和螺钉剪断两种破坏模式;自攻螺钉厚钢板连接受拔时存在单侧钢板严重拉弯和两侧钢板轻微弯曲,以及螺钉有拔出趋势两种破坏模式;自攻螺钉厚钢板连接的承载力与螺钉直径、两侧钢板的厚度成正比关系。采用范围修正后的英国规范计算厚钢板连接螺钉抗剪承载力,以及欧洲规范计算厚钢板连接螺钉抗拔承载力,所得结果比实际试验值略小,工程应用偏于安全。

三段式对拉螺杆套管研发及减阻材料优选研究

止水对拉螺杆是水利工程中大体积混凝土定位模板的重要支撑结构。止水对拉螺杆在拆除过程中存在对拉孔周破损严重需后期填补、孔内碎屑较多导致封堵效果不佳以及未考虑螺杆浪费、腐蚀等问题。为此研发一种三段式对拉螺杆套管,并采用抗拔试验、粗糙度试验以及数值模拟的方法对该套管中起重要作用的减阻材料进行优选,以此提高该套管的适用性。结果表明:当减阻材料为珍珠棉时,拔出套管接头所需要的力最小,同时对拉孔周的破损程度最小;这是因为减阻材料为珍珠棉时,在套管接头拔出过程中套管孔内壁粗糙度最小,对拉孔周边混凝土所受应力最小。此外三段式对拉螺杆套管在合适隔水材料和减阻材料作用下可以较容易拔出套管接头,形成规则美观的对拉孔,并达到螺杆回收利用以及避免螺杆腐蚀的目的,有利于提高工程效益。

发电电动机核心部件在线监测方式选择方法浅析

近年来,抽水蓄能机组在新型电力系统中削峰填谷以及事故备用的作用越发突出,由于其运行工况类型多,切换较为频繁,使机组本身的安全性面临着更大的考验。作为抽蓄机组核心部件,发电电动机定转子标配的部件状态和特征参量数量较少,对机组安全运行支撑不足。本文分析了抽水蓄能发电电动机定转子的工作特点、运行状态、主要监测方式,以发电电动机定子穿心螺杆绝缘监测为例,讨论接触式和非接触式两种监测方式的适用情况,并提出一种可靠的螺杆绝缘有线监测信号引出结构,为发电机组智慧化水平提升提供理论依据和应用方法。

下颈椎后路螺钉技术的拔出强度研究

目的 :评价下颈椎后路螺钉不同植钉方法的拔出强度。方法 :4具新鲜颈椎尸体标本 (C3～C6) ,用侧块螺钉Roy Camille法与Magerl法 ,自设计螺钉植入法及椎弓根螺钉植入法拧入螺钉 ,测试其最大拔出力、最大拔出能量和钉道长度。结果 :Roy Camille法与Magerl法最大拔出力相近 ,自设计螺钉植入法较Roy Camille法与Magerl法明显增加 ,钉道长度也存在明显差异 ,椎弓根螺钉的拔出力最大。最大拔出力与钉道长度存在相关性。结论 :自设计螺钉植入法钉道长 ,抗拔出能力高且安全。

间断拔钉对股骨颈骨折愈合的影响

目的探讨间断拔钉对股骨颈骨折愈合的影响。方法取本地自然放养的健康成年山羊18只,建立双侧股骨颈骨折后3枚加压螺纹钉固定的模型,随机取样的一侧为实验侧,分别于术后4、8、12周各拔1钉;另一侧为对照侧,术后12周时3枚钉一起拔出。模型建立后随机分为A、B、C3组,分别于术后8、12、16周处死取材。期间做X线检查、核素骨显像、组织学检查对比两侧愈合情况有无差别。结果骨同位素显像血流相及血池相显示A、B组实验侧动脉灌注及静脉回流较对照侧通畅,静态相显示实验侧血运优于对照侧。组织学观察结果显示在血管生成、编织骨生成、坏死骨清除等阶段实验侧均较对照侧提前。结论应用间断拔钉法治疗股骨颈骨折,可改善股骨头血运,加快股骨颈骨折愈合。

胸椎经“椎弓根-肋骨间”螺钉与椎弓根螺钉固定的抗拔出力比较

目的:比较胸椎经“椎弓根-肋骨间”螺钉与椎弓根螺钉固定的抗拔出力。方法:5例新鲜尸体脊柱(T6～T10)标本,自椎间盘、小关节及上位椎体下肋椎关节处分解为单椎体(附带双侧肋骨)25个。根据配对随机分组的原则,随机选取椎体一侧作椎弓根螺钉固定组,另一侧则为配对的“椎弓根-肋骨间”螺钉固定组,共组成25个配对组。同组中“椎弓根-肋骨间”螺钉长度较椎弓根螺钉长10mm,直径与椎弓根螺钉相同。将25组的50个螺钉分别进行拔出测试(5mm/min的速度垂直方向拔出)。结果:“椎弓根-肋骨间”螺钉的抗拔出力为423.1±198.7N;椎弓根螺钉的抗拔出力为783.3±199.5N。前者的抗拔出力显著小于后者(P<0.01)。结论:“椎弓根-肋骨间”螺钉的力学性能不及椎弓根螺钉,建议仅将前者作为后者的一种补充,特别是在无法完成椎弓根螺钉置入的部分胸椎节段。

寰椎后路单或双层皮质骨螺钉固定强度的生物力学评价

目的:测量单层皮质骨和双层皮质骨寰椎侧块螺钉固定与寰椎椎弓根螺钉固定的强度,为临床选择寰椎后路螺钉固定的方式提供生物力学依据。方法:利用12例新鲜的寰椎和第三颈椎标本,进行单层皮质骨和双层皮质骨的椎弓根螺钉或侧块螺钉固定,测试并比较其螺钉拔出强度。结果:双层皮质骨寰椎椎弓根螺钉固定的拔出力最大,为1757.0±318.7N;单层皮质骨寰椎椎弓根螺钉固定(1192.5±172.6N)与双层皮质骨寰椎侧块螺钉固定(1243.8±350.0N)及单层皮质骨C3椎弓根螺钉固定(1121.6±224.6N)的拔出力之间均无明显差异。结论:应用寰椎侧块螺钉固定时宜选用双层皮质骨螺钉固定,而寰椎椎弓根螺钉固定选用单层皮质骨螺钉即可。

经口咽前路寰枢椎复位钢板螺钉固定强度的生物力学评价

目的对经口咽前路寰枢椎复位内固定钢板(transoralpharyngeal atlantoaxial reduction plate,TARP)进行固定螺钉拔出力实验,评估TARP系统枢椎前路椎弓根和关节突下螺钉固定的生物力学强度。方法 6例C1、C2椎体新鲜标本左右双侧均行螺钉固定,寰椎螺钉固定于侧块,枢椎螺钉分别采用椎体、前路椎弓根及关节突下固定,在生物力学实验机上通过传感器测定TARP系统寰椎和枢椎固定螺钉的最大拔出力、钉道长度,并进行统计学分析。结果寰椎(546.45±85.07)N与枢椎前路椎弓根螺钉(593.14±97.77)N的最大拔出力之间无显著性差异,枢椎前路椎弓根螺钉拔出力明显强于枢椎椎体和关节突下螺钉,枢椎关节突下螺钉(469.94±73.32)N拔出力明显强于枢椎椎体螺钉(395.15±75.07)N。结论 TARP系统枢椎螺钉固定采用前路椎弓根及关节突下固定优于枢椎椎体固定,固定安全可靠。

间断拔钉预防股骨颈骨折后股骨头坏死的实验研究

目的:探讨间断拔钉是否可降低股骨颈骨折后股骨头坏死率。方法:取本地自然放养的健康成年山羊18只,建立双侧股骨颈骨折后三枚加压螺纹钉固定的模型,随机取羊的一侧为实验侧,分别于术后4、8、12周各拔一钉;另一侧为对照侧,术后12周时三枚钉一起拔出。模型建立后随机分为A、B、C三组,分别于术后8、12、16周处死取材。期间做X线检查,核素骨显像及组织学检查对比两侧愈合情况有无差别。结果:骨同位素显像血流相及血池相显示A组、B组实验侧动脉灌注及静脉回流较对照侧通畅,静态相显示实验侧血运优于对照侧;组织学观察结果显示:在血管生成、编织骨生成、坏死骨清除等阶段实验侧均优于对照侧。结论:应用间断拔钉法治疗股骨颈骨折,可改善股骨头血运,降低股骨头的坏死率。

椎弓根螺钉螺杆形状对其生物力学性能影响的研究

目的比较椎弓根螺钉螺杆形状对其生物力学性能的影响。方法6具成人新鲜T9-L5脊椎标本分解为54个椎体试验标本,随机选取一侧按标准方法放置特制试验用直径5.5mm锥形螺钉,然后在MTS力学试验机上先后测量其最大扭力矩和最大拔出力,在对侧以同样的方法进行5.5mm柱形螺钉的实验。然后在腰段进行6.25mm及7.0mm螺钉的翻修。结果在下胸段,锥形螺钉的最大扭力矩(1.445±0.66)N.m显著大于柱形螺钉(1.073±0.42)N.m(P<0.05);而在腰段,锥形螺钉最大扭力矩(1.017±0.43)N.m和柱形螺钉最大扭力矩(1.128±0.50)N.m相比没有明显差异(P>0.05)。无论在下胸段还是腰段,锥形螺钉与柱形螺钉的最大拔出力相比均无显著性差异。柱形椎弓根螺钉的最大扭力矩与最大拔出力呈正相关(r=0.629),锥形螺钉的最大扭力矩与最大轴向拔出力的相关性不显著(r=0.179)。不同形状的螺钉在其达到最大拔出力时的位移无显著差异。结论相同直径的锥形与柱形螺钉的最大拔出力相近,且锥形螺钉在其直径与椎弓根内径相近时具有较高的扭矩。螺钉的最大扭力矩与最大拔出力的相关关系要视螺钉的类型而定。

椎体骨密度、椎弓根螺钉旋入力矩与拔出力的关系及临床意义

目的 探讨椎体骨密度（BMD）、椎弓根螺钉的最大旋入力矩及螺钉最大轴向拔出力，三者之间的关系。方法 随机取青壮年、中年、老年和骨质疏松患者的新鲜椎体标本（L1～L3）各10个共40个，双能X线吸收骨密度仪（dual energy X-ray absorptiometry，DEXA）测试每个椎体BMD；每个椎体一侧椎弓根植入CCD螺钉，另一侧，植入TSRH螺钉；测量螺钉最大旋入力矩，然后轴向拔出螺钉，记录螺钉最大轴向拔出力。结果 四组椎体BMD均值分别为：青壮年组：（0．968±0．07）mg／cm^2，中年组：（0.856±0．08）mg／cm^2，老年组：（0.785±0．07）mg／cm^2，骨质疏松组：（0.491±0．09）mg/cm^2。最大旋入力矩（CCD／TSRH）分别为：青壮年组（1．29±0．13／1．26±0．15）Nm，中年组（1．14±0．15／1．17±0．14）Nm，老年组（0.72±0．09／0．70±0．11）Nm，骨质疏松组（0.56±0．12／0．57±0．10）Nm。最大轴向拔出力（CCD／TSRH）分别为：青壮年组（873．27±96．5／849．36±84．7）Nm，中年组（778．00±90．3／758．72±92．3）Nm，老年组（384．04±36．8／371．28±28．3）Nm，骨质疏松组（316．47±67．6／313．51±62．9）Nm。椎体BMD与最大旋入力矩、最大轴向拔出力呈显著相关（r=0．831和r=0．757，均P〈0.000）。在骨质疏松组，螺钉最大旋入力矩与最大轴向拔出力显著相关（r=0.890，P〈0.000）。结论 BMD是术前预测椎弓根螺钉稳定性的良好指标；在老年骨质疏松患者，螺钉最大旋入力矩能较好反映螺钉的稳定程度。

上颈椎前路固定螺钉拔出力的生物力学研究

目的 :对上颈椎前路固定螺钉进行拔出力的实验研究 ,用以评价经口咽前路寰枢椎复位钢板(transoralpharyngealatlantoaxialreductionplate ,TARP)螺钉固定的生物力学性能。方法 :6例寰、枢椎和C3 椎体新鲜标本 ,左右双侧共 12例 ,在生物力学实验机上通过传感器测定TARP寰椎和枢椎固定螺钉的最大拔出力 ,并将结果同对照组的C3 椎体进行比较。寰椎螺钉固定于侧块 ,枢椎和C3 椎体螺钉固定于椎体。结果 :寰椎与枢椎、寰椎与C3 椎体的固定螺钉的最大拔出力之间均有显著性差异 (分别为P =0 .0 0 5和P =0 .0 0 2 ) ,枢椎和C3 椎体最大拔出力之间无显著性差异 (P =0 .72 3 )。统计检验水准均为α =0 .0 5。结论 :寰枢椎的螺钉固定是比较安全的 ,因而TARP也是可行的 ,钉道长度 (即进钉深度 )是影响拔出力的重要因素。

磷酸钙强化椎弓根螺钉的动态生物力学研究

目的研究磷酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉后生物力学强度的体内动态变化。方法成年雌性绵羊12只,年龄4～6岁,体重33～45 kg。经L1～L6椎体双侧椎弓根分直接植入、CPC强化和PMMA强化3种植钉方法植入椎弓螺钉,每只动物体内植钉方法按平衡不完全随机进行分配,每种方法各植4枚。植钉后动物被随机分配至术后1 d,4 w,12 w和24 w4个观察时间点,每点3只。在观察点获取植钉腰椎标本,测定螺钉的轴向拔出力和拔出能量吸收值,对相同时间点各植钉方法之间和同一植钉方法各时间点之间的指标对比分析。结果4个观察时间点动物的骨密度分别为:(0.923±0.082)g/cm2,(0.910±0.098)g/cm2,(0.952±0.123)g/cm2和(0.912±0.126)g/cm2,组间均未见显著差异(P(0.05);在术后1d,4w,12w和24w4个观察时间点CPC强化组的最大轴向拔出力(Fmax)依次为:(893.13±63.91)N,(916.50±109.88)N,(1 022.04±73.85)N和(1 104.91±112.33)N;拔出能量吸收值(EAV)与相应的Fmax呈正相关(P(0.001)。同一方法各时间点内的Fmax和EAV均无显著性差异(P(0.28)。相同时间点,CPC强化组的Fmax和EAV均显著高于对照组(P(0.001)。另外,除24周的EAV二者无差异(P(0.18)外,PMMA强化组两项指标均高于CPC强化组(P(0.003)。结论用CPC强化能显著提高椎弓根螺钉的固定强度,且强化作用在体内是动态稳定的;在椎弓根螺钉强化方面,CPC是PMMA理想的替代材料。

下颈椎前路椎弓根螺钉固定系统与普通前路椎体螺钉固定系统的静力学比较

目的:比较下颈椎前路椎弓根螺钉(ATPS)锁定固定系统和普通前路椎体螺钉(VBS)锁定固定系统的静力学特性。方法:采集新鲜颈椎标本16具,分解为C3,4,C4,5,C5,6,C6,7共32个运动节段(functional spinal unit,FSU),其中C3,4,C4,5,C5,6,C6,7各8个。将其按照不同节段随机分成A、B两组,对所获标本椎间盘切除后模拟植骨,分别植入自行设计生产的下颈椎前路椎弓根螺钉配套钢板系统和普通颈椎前路椎体螺钉钢板系统。在生物力学试验机上行钢板的垂直拔出强度试验。结果:下颈椎前路椎弓根螺钉的最大轴向拔出力为(604.68±48.76)N,椎体螺钉为(488.24±32.42)N,两者比较差异有统计学意义(t=2.147,P<0.05),前路椎弓根螺钉固定系统与椎体螺钉固定系统在各FSU间差异无统计学意义(A组和B组的F值分别为2.27、2.05,P>0.05)。结论:下颈椎前路椎弓根螺钉钢板系统的拔出力明显优于普通前路椎体螺钉钢板系统,从生物力学角度上来看具有应用可行性。

螺旋离心泵叶轮背叶片对轴向力影响的数值分析

基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG k-湍流模型,采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法,以清水为介质,对带有叶轮背叶片的80LN-6型螺旋离心泵进行全三维数值模拟。通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出6种不同螺旋离心泵叶轮方案,对各种方案下泵内流动进行数值模拟,获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下轴向力的变化趋势和规律。通过对外特性试验数据和CFD数值模拟数据对比,间接地验证了数值模拟方法的可靠性。并对6种不同螺旋离心泵叶轮方案模拟数据进行分析,结果表明,螺旋离心泵添加叶轮背叶片之后,轴向力大小发生变化,同时在不同方案中不同工况下轴向力方向也发生改变;背叶片数目、背叶片宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内的压力分布有较大影响。

锥形与柱形椎弓根螺钉的生物力学研究

目的 比较锥形与柱形椎弓根螺钉在下胸段及腰段的生物力学差异性及影响因素。方法 将6具成人新鲜T_9～L_5脊柱标本分解为 54个椎体标本。随机选取一侧按标准方法放置特制试验用直径5.5mm锥形螺钉,然后在MTS力学试验机上先后测量其最大扭矩及最大拔出力。在对侧以同样的方法进行5.5mm柱形螺钉的实验。结果在下胸段,锥形螺钉的最大扭矩(1.445 ±0.66)N·m显著性大于柱形的最大扭矩(1.073±10.42)N·m(P=0.021),而在腰段锥形(1.017±0.43)N·m和柱形(1.28±0.50)N·m螺钉的最大扭矩没有明显差异(P=0.416)。无论在下胸段还是腰段,锥形螺钉与柱形螺钉的最大拔出力均无显著性差异。从下胸段到腰段,螺钉的最大拔出力逐步增加。柱形椎弓根螺钉的最大扭矩与最大拔出力呈正相关(r=0.629)锥形螺钉的最大扭矩与最大轴向拔出力的相关性不显著(r=0.179)。结论 相同直径的锥形与柱形螺钉的最大拔出力相近,且锥形螺钉在其直径与椎弓根内径相近时具有较高的扭矩。螺钉的最大扭矩与最大拔出力的相关关系要视螺钉的类型而定。