输水工程大直径钢管外包混凝土垫层结构研究

为研究输水工程中垫层弹模和厚度对钢管外包混凝土结构应力分布的影响,确定垫层参数的最优取值,以引汉济渭二期输水工程为背景,运用有限元软件,对大直径钢管外包混凝土垫层结构进行分析研究。确定钢管及外包混凝土在垫层不同弹性模量、不同厚度下的应力状态。结果标明:设置垫层后,外包混凝土主应力明显降低,有效改善钢管及外包混凝土的应力分布;随着垫层弹性模量的减小,钢管的等效应力逐渐增加,外包混凝土的主应力逐渐减小;垫层厚度小于20 mm时,外包混凝土最大主应力随垫层厚度增大而减小,厚度大于20 mm时,外包混凝土最大主应力减小情况不显著,垫层最优厚度10~20 mm;垫层弹性模量和厚度同比例时,钢管等效应力和外包混凝土主应力基本不变。研究成果对输水工程中大直径钢管外包混凝土垫层结构选择具有参考意义。

Mechanical Response of Steel Wire Wound Reinforced Rubber Flexible Pipe under Internal Pressure

Steel wire wound reinforced flexible pipe in this study mainly consists of multiple anisotropic steel wire wound reinforcement layers and multiple isotropic rubber layers.Based on 3D anisotropic elastic theory,the analytic solutions of stresses and elastic deformations of steel wire wound reinforced rubber flexible pipe under internal pressure are presented.As the adjacent reinforcement layers with wound angle have different radii,the single reinforcement layer shows the effect of tensile-shear coupling.Moreover,the static loading test results of steel wire wound reinforced rubber flexible pipe under internal pressure are basically coincided with the calculated values by present method.

高压埋地钢管敷设方式对钢管受力变形的影响研究

高压埋地钢管在管线转折起伏处面临较为突出的变形和抗滑稳定问题。结合某高水头输水工程实际,建立了埋地钢管的有限元数值模型,研究了管道敷设方式、镇墩的布置对钢管受力变形的影响规律。结果表明:埋地钢管由于管周土体约束较弱,在高内水压力作用下,转弯较大处会产生较大外凸变形,带动管道产生滑移,温升作用将加强这种变形趋势,对钢管更为不利;埋地钢管管线中即使不设伸缩节,钢管与土体可发生一定的相对滑移,能释放一部分温度应力,减小温度作用的影响;埋地钢管管线中,在转折起伏剧烈的地方设置少数镇墩即可有效控制钢管的变形和轴向滑移,在每个转弯处设置镇墩没有必要,反而增加工程量,带来不均匀沉降等问题。

基于先柔后刚理念的“缓冲层+钢管混凝土支架”性能分析

针对煤矿矿山压力不断加大、软岩大量出现、支架损坏严重、巷道变形严重超限、支护成本急剧增加、生产安全无法保障等问题,根据先柔后刚、先让后抗的理念,设计了“围岩+缓冲结构+钢管混凝土+喷射混凝土”复合支护体系,用ANSYS软件模拟分析了该支护系统的受力状态,结果表明:该体系具有“先柔后刚”的力学特性,能显著降低支架工作点的压力,提高其自身承载力,且具有无需二次支护、施工工艺简单、施工成本降低、经济效益良好的特征。

陡缓坡弧度突变不规则多曲面钢网壳施工关键技术

衢州市文化艺术中心和便民服务中心中央大堂建筑外形新颖,结构造型轻盈飘逸,刚柔并济,陡缓坡曲面弧度突变,平面外刚度弱,高空定位难度大,安全风险高,钢结构安装采用技术可行、安全可靠、经济合理的施工工艺,化繁为简、化难为易,实现大跨度空间异形钢网壳精准高效安装。

高山滑雪赛道边坡防护工程结构改进研究

2022年北京冬奥会高山滑雪中心修建在海拔2198~1250 m,高海拔以及大落差导致工程混凝土自下而上运输十分困难。为了有效降低混凝土用量及节约施工成本,将原有锚杆框架梁支护结构用土钉+柔性防护网结构进行替代,将原有的一部分浆砌片石挡墙结构替换为石笼挡墙支护,同时改用钢波纹管涵代替钢筋混凝土截洪沟,通过这些手段,共计节约混凝土32872 m^(3),实现了对能源以及用料的节约,从而间接解决了自下而上的运输问题。

方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值

方形薄壁钢管在内部填有混凝土后,其局部屈曲承载力有所提高.通过对方钢管与混凝土相互作用的分析,得出薄壁钢板在双向应力下的临界屈曲系数.计算结果表明,该临界屈曲系数随着薄壁钢板宽厚比的减小而略有增大,并保持在10 0左右.从而可以确定方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值b/t.

基于钢管标识用UV油墨的研制

研制了钢管标识用UV油墨,通过探讨预聚物、单体、光引发剂组分对UV油墨粘度、固化速度、附着力和柔韧性能的影响,研究得出了最佳油墨配方(质量分数)为:PUA-2为29.8%,AR为37.3%,HDDA为16.10%,YFJ-S为2.20%,分散剂为2.7%,TiO2为6.4%,消泡剂为1.3%。该条件下配制的油墨粘度为1.8Pa.s,固化时间60 s,附着力等级为3级,柔韧性好,是一种性能优异的钢管标识印刷用UV油墨。

钢带软管内压和弯曲研究（英文）

复合材料管已成为管道发展的热点和趋势。文中对钢带软管在同时受到内压和弯曲组合载荷作用下的力学性能进行了研究。基于建立的钢带软管的环向和径向力学平衡方程,提出了不同弯曲半径下该种类型管道的爆破压力理论计算方法。文中还进行了有限元数值模拟,并与理论计算结果对比分析,分析结果表明文中提出的爆破压力计算方法可作为此类管在同时受到内压及弯曲组合载荷作用下的通用算法,为解决此类工程问题提供重要参考。

微型钢管桩正截面受弯性能试验及有限元分析

为了研究不同加强形式对微型钢管桩抗弯承载力的影响以及验证所建立的ANSYS模型的准确性,对9根微型钢管桩进行了抗弯性能试验,并在此基础上建立关于微型钢管桩抗弯性能的有限元模型,研究钢管管径、钢管内部填充材料类型等参数对微型钢管桩正截面承载力的影响。试验结果表明:钢管外径的增大对承载力提高影响最大,内部植筋影响次之,外包混凝土影响最小。有限元分析结果与试验结果较吻合,验证了该有限元模型的准确性,可应用于微型钢管桩的抗弯分析。

顶管机在含有钢筋等柔性杂物复杂地层中的改进及应用

为解决顶管施工穿越含有钢筋等柔性杂物的复杂回填土层时出现的破碎不完全、刀盘缠绕、排渣管道堵塞等问题,首先,分析钢筋的破碎特性和复杂回填土地层的特点,研究贝壳刀切削、破碎机制;其次,针对含有混凝土、石块等硬物质和钢筋等柔性杂物的复杂地层,对顶管机结构进行改进和创新性结构设计;再次,对顶管机渣土排放设备、泥舱结构进行改造设计;最后,采用特殊控制系统和施工工法辅助施工。将该创新技术应用在深圳海斯比顶管工程中,顶管成功穿越了含有大量钢筋等柔性杂物的建筑垃圾回填土层。

通风管道的综合评述

通风管道是通风系统的重要组成部分。本文介绍几种具有代表性的通风管道,并逐一进行技术经济比较,综合评述通风管道。指出应该重视通风管道的防火功能并确保其可长期使用,强调判定产品标准。完善设计资料和施工验收标准的重要性。

深中通道海上大型锚碇施工筑岛围堰设计

依托深中通道伶仃洋大桥东锚碇施工实际,在自然条件恶劣,锚碇基础尺寸巨大,国内无相关施工经验的条件下,比较了锁口钢管桩围堰、双排钢板桩围堰、膜袋砂筑岛围堰等多种可行的筑岛围堰形式,选取新型锁口钢管桩筑岛围堰结构。详细阐述了锚碇围堰的设计思路、设计要点、施工工艺流程,介绍了结构构造、整体计算、局部分析,进行了固结度及沉降计算,可为海上软土中大型锚碇基础及类似结构设计与施工提供借鉴。

轴向拉伸下非粘结柔性管抗拉铠装层力学响应

与传统管道相比,海洋非粘结柔性管具有良好的柔韧性与适用性,逐渐成为深海油气运输的核心装备。柔性管在海洋中受到巨大的拉伸载荷,其响应规律的研究对柔性管的设计及应用具有重要意义。鉴于此,采用有限元法建立了柔性管的完全三维等效模型,分析了轴向拉伸载荷下柔性管在抗拉铠装层出现损伤的条件下以及存在其他不同外载荷条件下的响应,并对不同情况下所得的拉伸刚度进行了比较。分析结果表明:抗拉铠装层的损伤会出现不同程度的应力集中现象,并且在一定程度上降低柔性管的拉伸刚度,其中抗拉铠装层的外层损伤与内层损伤对拉伸刚度的影响差别并不明显;其他外载荷也会对柔性管拉伸响应产生相应的影响,如适当大小的静水压力会增强柔性管的拉伸刚度,但过大的静水压力会使柔性管骨架层压溃和塌陷,扭矩会相对降低柔性管的拉伸刚度。研究结果可对柔性管的设计制造以及其应用中预测柔性管的刚度变化起到参考作用。

元坝气田埋地柔性钢骨架复合管非开挖检测分析

目的为评估元坝气田污水输送复合管的完整性,提出了一种针对埋地柔性钢骨架复合管的非开挖检测方法。方法该方法依据电位梯度值判定管道的完整性,首先使用交流电位差测量仪检测管线上方电位梯度值,判断管线防护层是否存在破损并确定破损点位置;然后对破损处电位梯度值进行分级,并确定防腐层破损程度;最后利用GPS定位测量仪对破损点进行精确定位。结果利用该技术对元坝气田污水管线进行无损检测,共检测出5处防腐层破损点,开挖验证后发现各处防腐层均有不同程度的损伤,破损情况与检测结果吻合。结论提出的非开挖检测方法可以实现埋地柔性钢骨架复合管的无损检测,可精确定位出柔性钢骨架复合管的防腐层破损点,检测结果准确可靠。

海洋软管铠装层用管线钢在超临界CO2环境下腐蚀行为

利用浸泡实验研究实验钢在超临界CO2环境下的腐蚀行为,讨论实验钢的腐蚀过程及机制。结果表明:实验钢微观组织由铁素体及铬的碳化物构成;腐蚀产物主要为Fe CO3晶体,试样表面腐蚀产物随腐蚀时间的延长逐渐累积,锈层结构趋于密实,该结构可有效阻止溶液中离子与基体反应,增加腐蚀抵抗性;腐蚀早期阶段,实验钢腐蚀减重量较小,随后迅速增加并出现平台,最终减重量缓慢增加;短时间浸泡后腐蚀速率较大,之后迅速下降,实验测定最终腐蚀速率为1.56 mm/a,真实腐蚀速率为0.078 mm/a。

海洋软管铠装层用钢的海水腐蚀行为

通过浸泡实验研究了铠装层用钢在模拟海水环境下的腐蚀行为.实验结果表明,实验钢的微观组织由回火马氏体组成,同时在基体中观察到含铬的析出粒子;腐蚀速率随着腐蚀时间延长逐渐降低,最终实验腐蚀速率为0.068 9 mm·a^(-1).腐蚀行为分为三个阶段:快速下降阶段、平稳过渡阶段和缓慢下降阶段,试样表面的腐蚀产物主要为α-FeOOH,γ-FeOOH,Fe_3O_4,Fe_2O_3;随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物结构更加密实且厚度更大,铬元素倾向于在腐蚀产物中聚集.

海底柔性管道的抗内压分析和设计

针对浅水经济型海底柔性管道结构,建立其三维有限元数值模型,考虑金属铠装层之间的连接和接触,给出在内压作用下的各层构件力学性能的数值模拟结果.通过结果分析和相关参数调整发现各层的最大承压力不能进行线性叠加,其内压承担比例与各层结构的径向刚度有关.因此,可以通过合理分配径向刚度使各层结构同时达到屈服状态,从而充分利用材料并实现最优化结构设计.

海洋柔性立管用高强钢的高温海水腐蚀行为

通过开展浸泡腐蚀实验和电化学腐蚀实验研究了海洋柔性立管用高强钢在高温海水环境中的腐蚀行为。通过分析实验钢的腐蚀速率、腐蚀产物物相组成、腐蚀产物形态特征以及不同腐蚀时间后实验钢动电位极化曲线,揭示了实验钢的高温海水腐蚀行为与机制。结果表明:随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率先是快速下降随后缓慢下降并趋于稳定,稳定状态的腐蚀速率为0.071 mm/a。而基体表面附着的腐蚀产物的致密度则是随时间的延长不断增加,抑制了腐蚀过程中的电化学反应。钢中耐蚀元素Cr、Mo、Ni的添加不仅可以促进形成致密稳定的腐蚀产物层,还可提高基体的自腐蚀电位,降低自腐蚀电流,增强实验钢的耐蚀性。

浅议配管设计中的常见问题

配管设计是一项繁琐复杂的工作,需要把各相关专业的具体要求体现其中,设计水平对于装置的整体运行起着至关重要的作用。主要针对配管设计过程中常见的容易疏忽的几个问题进行探讨,希望引起配管工程师的重视,在以后的工作中避免犯此类错误,并且积累经验,努力建设安全工程、环保工程、精品工程。