点载荷作用下聚乙烯燃气管道的损伤分析

通过单轴拉伸试验获得了聚乙烯(PE)材料弹性及屈服参数。建立了点载荷下的管-土有限元模型,研究了埋地燃气PE在点载荷下的力学响应,分析了点载荷尺寸、管道内压及管道直径的影响。基于DFDI(ductile failure damage indicator)模型,结合有限元仿真结果,对点载荷下的PE管进行了定量损伤计算。结果表明,与无点载荷管道的损伤结果对比可知,点载荷的存在增大了管道损伤;管道内压变化时管道损伤变化较大;管道直径变化时对PE管损伤影响较小,各管径下的损伤值都比较接近。

基于液膜反转的定向井临界携液模型研究

气井积液是苏里格区块大斜井开采中后期面临的一个重要难题,目前适用于定向井的临界携液模型研究较少,且常用携液模型忽略了管径、液体流速和角度的影响。借助多相管流实验开展了定向井携液机理实验,分析了管径、角度、液体流速等因素对气井积液的影响规律,并根据液膜反转机理,在BELFROID模型和WALLIS模型基础上,利用实验数据拟合出了WALLIS模型中参数C和m的计算方法,并考虑管径、气体密度、液体密度、角度、液体表观流速、重力加速度等参数,建立了新的临界携液模型,新模型在预测VEEKEN文献中62口积液气井时结果显示,准确率为91.94%,新模型的建立不仅是液膜反转理论的进一步完善,同时也为定向井积液时机的预测提供理论支撑。

竖向循环荷载作用下粉土地基开口管桩承载力特性模型试验研究

竖向循环荷载作用下管桩承载力特性的演化规律对交通基础设施的正常使用具有重要意义。研制了新型双壁开口管桩,该新型桩基的特点是可以单独监测管桩内外侧的受力。利用双壁管桩开展了循环荷载作用下粉土地基中开口管桩承载力特性的模型试验,探究了竖向循环荷载的幅值和频率对开口管桩位移、沉降和管桩内外壁轴力的变化规律。得到如下结论:循环荷载加载初期,管桩产生明显的累积沉降,随着循环次数的增加沉降逐渐趋于稳定;当桩顶荷载幅值由10%极限承载力增大一倍时,开口管桩的累积沉降增大约65%;随着加载频率增加,开口管桩的累积沉降呈线性增长;土塞的约束会导致管桩内壁产生轴力,且随着循环次数增加管桩内壁轴力逐渐增大,但内壁轴力的大小仅为外壁轴力的23%。

水平顶管工况下高压电缆线芯温度推演与动态增容

水平顶管一般用于电缆线路穿越河流、街路等场合,由于其特殊构造,导致单独使用光纤测温的实时性和准确性较差。鉴于此,本文提出了电缆端部表皮测温器与置于相邻PVC空管内的光纤测温器的联合测温方案和线芯导体温度推演与动态增容方法。将电缆线芯、表皮分别等效为热源与热汇,电缆内部各部分等效为热网络,根据光纤与表皮测温值反演热路参数值,采用拉普拉斯变换法求解热路,推演各相缆芯实时温度并预测动态增容的应急负荷允许持续时间。通过与有限元计算结果的对比分析,证明了本文模型预测应急负荷持续时间的准确性和快速性。

海上密实碎石土持力层钢管桩沉桩及承载特性试验研究

由于缺乏海相密实碎石土持力层中钢管桩的工程实例及研究,依托秘鲁某港口工程,研究碎石土持力层中钢管桩的沉桩及承载特性。在国内开展模拟试验,获得模拟沉桩参数后,进行沉桩可打性分析及完善施工策划,随后在现场进行试沉桩、高应变和静载试验并测试侧阻力与端阻力。结果表明:开口钢管桩在进入密实碎石土持力层后,其承载力、单位面积侧阻力和端阻力将随入土深度增加而增大,但增大幅度会逐渐减小;但在进入持力层1 m后沉桩变得困难,此后碎石土的单位面积端阻力将逐渐稳定,其单位面积极限端阻力不小于10.5 MPa;钢管桩的端阻力主要由桩端阻力提供,土塞承载力提供的反力较小,开口管桩土塞系数取相对低值。

类矩形管幕预筑结构受力性能试验及参数分析

以太原市迎泽大街下穿太原火车站为工程背景,采用室内模型试验研究类矩形管幕预筑结构的破坏模式和变形规律,并模拟分析砂浆强度和铝板强度及其厚度的影响。结果表明:类矩形管幕预筑结构破坏主要发生在拱顶平截面处,破坏过程分为弹性、变形可控和屈服3个阶段;与素砂浆管幕预筑结构相比,外包铝板后结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度分别提高91%,61%和286%,在此基础上增加内部连接件,结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度又分别提高59%,31%和15%,增加外包铝板和内部连接件可显著提高结构受力性能;管幕预筑结构承载力和竖向刚度随铝板抗拉强度、铝板厚度的增加而增加,而受砂浆抗压强度影响较小。

路堤深厚软基管桩复合地基数值模拟

结合高速公路桥头深厚软基现场试验段工程,对比了几种管桩复合地基单桩有限元数值建模方法,认为轴对称接触有限元模型可以较准确地反映路堤下管桩复合地基的基本性状。基于数值分析结果,详细探讨了管桩复合地基的受力特性和变形分布。结果表明:填土越高,桩顶承台应力集中越显著;桩土应力比与高距比、桩土沉降差之间均存在较好的正相关线性关系。填筑结束,带承台管桩承担了80%的路堤荷载,管桩外侧摩阻力承担了超过90%的承台受荷;与在天然地基上堆载相比,大部分荷载通过管桩传递到压缩性相对较小的深层地基中,管桩复合地基的附加应力分布得到了优化,桩长范围内地基的压缩率及压缩量大幅减小,管桩复合地基的总沉降量仅为相应天然地基堆载沉降量的18.5%,深厚软基的总沉降减幅为435 mm。

PCCP管道结构承受内水压的全过程分析

通过分析与推导,研究预应力钢筒混凝土管(PCCP)承受内水压荷载下的全过程。将PCCP承受内水压荷载从弹性到屈服分为3个阶段:①弹性阶段;②混凝土开裂阶段;③钢丝屈服阶段。在混凝土开裂阶段建立正交异性模型,计算混凝土的应力,递推钢丝的应力,从而以判断钢丝的屈服来判断PCCP的屈服,最后得出PCCP混凝土的开裂内水压荷载以及钢丝屈服时的内水压值,并与试验进行了比较。

大直径砼顶管的管道受力特性分析

为优化现有的顶管管道受力模式及其设计方法,结合上海市污水治理南线工程,采用数值模拟方法,对内径4 m的大直径钢筋混凝土顶管管道的受力特性进行了分析,研究了施工过程中管土接触压力的变化及顶管覆土厚度对管道外土压力的影响,比较了管道受力分布与《给水排水工程顶管技术规程》的区别,并分析了管道内力的差异.计算结果表明:土拱效应随覆土厚度的增加逐渐增强,管土接触压力分布比较平均,侧向土压力采用主动土压力计算偏于保守,地基反力也可适当均匀化,并且在此基础上的管道弯矩减小,轴力相应增大.因此,管道设计可以进一步优化,使工程更加经济.

软弱地层管棚荷载传递作用分析

文章根据软弱地层浅埋暗挖工法的施工情况,建立了可用来分析管棚荷载传递作用的分析模型,该模型荷载明确,可考虑支护结构、土体与管棚的相互作用,同时,用增量法可考虑施工开挖过程。依据该模型着重对管棚荷载传递作用和主要影响因素进行的分析表明:软弱地层开挖过程的释放荷载通过管棚作用主要传递到支护结构上;在支护体系中,管棚的承载能力不是体系的控制性因素;在管棚扩散荷载中,支护段和未开挖段承担扩散荷载的比值与支护结构刚度和地层基床系数比值的1/4次方成线性关系。

非均匀地应力作用下套管和水泥环表面受力特性分析

通过数值计算讨论了水泥环弹性模量、水泥环厚度、套管壁厚、不同接触条件等因素对套管和水泥环外载平均水平及非均匀程度的影响．结果表明，水泥环弹性参量对套管及水泥环受力影响很大，水泥环厚度、套管壁厚对自受力分布影响较大。

实体膨胀管膨胀推力理论模型研究

膨胀管技术作为21世纪石油行业的核心技术之一被越来越广泛的使用。其中膨胀管膨胀力是膨胀管技术的关键参数,它是确定膨胀载荷和设计、优化膨胀工具的理论基础。针对实体膨胀管结构特点和塑性大变形膨胀过程,采用弹塑性力学分析方法,结合膨胀管实际应用情况,建立了实体膨胀管力学模型及膨胀力计算模型。模型不仅考虑了达到膨胀管塑性极限所需最小膨胀力,也考虑了保径段回弹对膨胀力的影响。因此,采用该模型能较准确地计算膨胀锥向下运动所需要的最小推力。对膨胀力计算模型进行极值分析,得到了膨胀锥角和摩擦系数的关系,为优化膨胀工具提供了理论依据。

环路热管稳态建模及运行特性分析

建立了环路热管的稳态模型,并基于能量平衡、压力平衡、质量守恒以及几何约束进行求解,证实了许多相关文献介绍的环路热管稳态运行特性,例如,热沉温度、环境温度等对稳态蒸发温度的影响.对下述问题提出见解:蒸发器的漏热的分析;可变热导区和固定热导区的成因;固定热导区热导的变化;工质充装量和储液器容积的确定方法.结果表明,用来加热通过毛细芯的流体的蒸发器漏热分量在热载荷较大时不可忽略;反重力高度和环境对回流液体的加热是可变热导区的成因;大热载荷下,固定热导区热导随热载荷增大而减小,并可能达到临界热载荷,其解决方案在于工质充装量和储液器容积的匹配.

基于双曲线模型的增强型桩荷载传递特性研究

通过现场实测的增强型桩和光圆型桩静压试验和桩身内力测试数据,探讨了增强型桩的荷载传递规律。为研究增强型管桩竖向承载特性,将增强型管桩纵向凸肋按截面积计入桩体刚度,而环向凸肋对桩侧土的作用通过桩侧摩阻提高系数来反映;以荷载传递函数的双曲线模型为基础,建立了适用于增强型桩的荷载-沉降关系的计算迭代模型。结合现场静载试验获得的荷载-沉降曲线和桩身轴力分布曲线,反分析确定传递函数的计算参数。应用结果表明,本文方法确定的荷载-沉降曲线和桩身内力分布与实测值吻合较好,具有较好的实用性。

基于ANSYS的钻杆的有限元静力分析

建立了基于ANSYS的钻杆参数化有限元仿真模型,对钻柱的整体受力情况进行了有限元仿真分析,运用ANSYS软件中结构静力学分析模块,对钻柱在减压和加压两种回转钻进过程中的整体受力情况进行了分析,说明了钻柱的整体受力过程及特点,并总结了浅井和深井两种情况下钻杆柱应力分布的一般规律。

基于动力分析的混凝土固定泵泵管荷载研究

混凝土固定泵作业时水平泵管受到内部混凝土的作用后通过泵管支座对模板支撑体系产生附加荷载,在模板支撑体系受力分析中应将该荷载简化为动态周期荷载考虑。选取采用混凝土固定泵施工工艺的典型工程为对象,结合有限元分析和量纲分析方法对荷载模型中相关参数进行了研究和探讨,进一步完善了水平泵管模型。

高边坡锚索和锚杆施工脚手架设计与计算

脚手架的设计与计算是高边坡锚索、锚杆施工的重要前提条件,本文以实际工程为背景,详细介绍脚手架的设计与计算,主要针对材料的折旧系数、模型的拟定、荷载的分配情况进行分析、总结与对比,保障工程顺利进行。

扭转荷载下PHC短桩基础界面特性试验研究

太阳能电站中发电元件的数量十分庞大,建造工艺上的一点改进就可以造成可观的成本节约。为此,PHC短桩基础作为发电元件的新型支撑结构正在不断进行改良和测试。PHC短桩基础是将PHC管桩伸入23m深的钻孔后灌注混凝土形成的,其内部的桩-混凝土界面一般是光滑的。循环作用的不平衡风荷载使短桩基础反复受到扭转作用,因此研究了静力和循环扭转荷载下不同管桩截面外缘形状对桩-混凝土界面特性和短桩基础受力变形规律的影响。通过10组不同扭转荷载工况下光圆和凸缘PHC短桩基础的足尺模型试验,结果表明:光圆PHC短桩基础在受扭进入非线性变形阶段后,桩-混凝土界面由浅到深发生弱化,在循环扭转荷载作用下塑性变形不断累积最终导致混凝土开裂。凸缘可以增大预制桩与混凝土之间的结合面,并提供界面间的咬合作用,从而抑制塑性变形的发展,有效提高了短桩基础抵抗循环扭转荷载的能力。

混凝土管桩水平受力性状有限元分析

根据文克尔地基模型,假定地基土的水平抗力系数沿深度成线性变化,利用有限单元法对水平荷载下混凝土管桩的水平位移、桩身弯矩等变形特性及其影响因素进行分析。通过对桩径、桩周土水平抗力系数的分析发现:桩径对桩顶水平位移的影响较大,对桩身弯矩的影响较小;而土体水平抗力系数对水平位移和弯矩都有较大的影响。此外,对具有相同有效截面积实心桩和管桩的水平抗力性进行比较,结果表明,相同条件下,管桩的水平抗力效果较好。

定向井中钻杆的稳定性分析

分析研究钻杆在定向井中的受力及弯曲情况,建立定向井中钻杆受力弯曲的力学模型,结合工程实际,利用能量法推导出具有初弯曲钻柱稳定的临界压力计算公式,讨论初弯曲及扭矩对临界压力的影响。得出在相同条件下时,初始挠度对临界载荷的影响随着井斜角的增大而增大,扭矩对钻杆临界载荷的影响随着井斜角的增大而减小。