内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土柱的设计方法研究

为研究采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压性能,首先建立并验证其有限元模型,然后利用该模型创建典型算例数据库。基于算例数据库分析径厚比、名义屈服强度、混凝土强度等参数对其轴压性能的影响规律,并基于该有限元算例数据库验证现有圆钢管混凝土短柱设计方法的有效性。最后建议了采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力、轴压刚度和峰值应变的简化模型。简化计算结果和有限元计算结果吻合良好。

内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱偏压性能

为研究内置型钢的方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压性能,考虑长径比、宽厚比、偏心率、型钢含钢率和加载方向(强弱轴加载)等因素的影响,设计了18根试件进行偏心受压试验研究。观察试件在偏心受压状态下的破坏过程及破坏形态,并通过荷载-跨中侧向挠度关系曲线及侧向挠度曲线,分析各因素对试件偏压性能的影响。结果表明:试件的破坏形态表现为短柱的强度破坏和中长柱的非弹性失稳破坏,且伴有局部鼓曲现象产生;试件的极限承载力随着长径比、宽厚比、偏心率的增加而减小,随着型钢含钢率的增加而增大;与绕弱轴方向加载的试件相比,绕强轴方向加载的试件具有更高的极限承载力。利用ABAQUS软件建立了偏压试件的有限元模型,基于试验结果对有限元模型的可靠性进行了验证,有限元计算结果与试验结果吻合良好,有利于进一步分析组合柱的工作性能。基于已有的相关研究成果提出了内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压极限承载力简化计算公式,为工程设计及相关规范的制定提供了一定的参考。

奥氏体不锈钢管坯镦挤法兰工艺

针对应用广泛的奥氏体不锈钢中间带大孔的高颈法兰类零件传统锻造工艺的不足,提出了一种利用管坯直接镦挤法兰的新工艺;用DEFORM-3D软件模拟了奥氏体不锈钢(0Cr18Ni9)法兰锻件的管坯镦挤成形过程。结果表明:该工艺是可行的,与传统工艺相比,该工艺工序少,材料利用率高,成形载荷小,提高了生产效率,降低了生产成本。对类似零件的成形具有一定的参考价值。

不锈钢管中管钢管混凝土抗剪性能试验研究

冰荷载是严寒地区海洋平台的主控荷载,对海洋平台导管腿抗剪承载力要求较高。为研究影响不锈钢管中管钢管混凝土海洋平台导管腿抗剪承载力的因素,共制作了18根管中管钢管混凝土抗剪构件,研究外钢管材料、混凝土强度、空心率和剪跨比对管中管钢管混凝土抗剪承载力的影响。通过研究不同情况下构件破坏形态、承载能力、局部应变关系来分析试件内部变化情况发现:随着空心率的减小、混凝土强度的增加,构件抗剪强度均有所增大;剪跨比越大,其抗剪强度越小。结合试验情况,提出了管中管钢管混凝土抗剪承载力经验公式,并通过ABAQUS有限元建模软件进行分析验证,结果表明模拟与试验结果吻合良好。

复式不锈钢管混凝土轴压试验研究

钢管混凝土在实际工程中已得到广泛应用,但普通碳素钢在极端环境中的应用存在局限性。不锈钢管混凝土既有类似于普通钢管混凝土的力学性能,又能在特定环境下起到耐腐蚀作用,在特殊工程中应用前景广阔。对一系列不同内钢管厚度和强度的复式不锈钢管混凝土轴压试验,结果表明应变达到0.07时,仍能够保持80%以上的峰值承载力,具有很好的延性;内钢管厚度的增加对极限轴向承载力的下降起到了明显减缓作用,但对其影响有限;提高内钢管厚度和强度均能显著提高试件的压缩刚度;现行规范能对复式不锈钢管混凝土轴压承载力进行较为准确的估计。

复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱轴压试验研究

在方不锈钢管混凝土中配置圆碳素钢管,可以改善方不锈钢管对核心混凝土约束效应低、变形能力差的特点,使复式不锈钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)截面具有较高的承载力、变形能力和抗火性能,减少普通钢结构的防腐和防火施工工序;钢管的约束效应也有利于弥补添加再生混凝土块体所带来的不利影响。开展16根复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了再生块体取代率、约束效应系数和新旧混凝土强度等参数对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:复式不锈钢管再生块体混凝土短柱试件的轴压承载力随再生块体取代率的增加而降低,替代率20%时承载力最大降低幅度为6.8%;试件破坏过程及破坏形态与普通复式不锈钢管混凝土短柱相似;内部圆钢管混凝土呈腰鼓型和剪切型破坏两种类型;复式不锈钢管再生块体混凝土短柱具有良好的变形能力和剩余承载力,超过峰值荷载后,荷载–位移曲线经过短暂下降,基本维持水平或略上升,所有试件的剩余承载力达到峰值荷载的63%以上。最后,提出了复式不锈钢管混凝土截面中钢管截面对核心混凝土的约束效应的简化方法,采用4种承载力计算方法进行轴压承载力的计算并对比,结果表明,考虑圆形截面部分的承载力乘以折减系数的假定具有较好的适用性,所得承载力的计算结果与试验结果吻合较好。

超声冲击法提高T型焊接管接头疲劳性能

为了提高T型管接头疲劳性能,提出采用超声冲击方法对具有相同级别的低碳钢和奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti钢管接头进行疲劳性能对比试验．结果表明:超声冲击处理低碳钢后疲劳强度提高67％左右,疲劳寿命延长了22-45倍;超声冲击处理奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti疲劳强度提高69％左右,疲劳寿命延长了21-30倍．在低应力比R(R≤0)条件下使用超声冲击处理技术能够大幅度改善管接头的疲劳性能．将超声冲击处理方法用于提高具有相同强度级别的不锈钢和普通碳素结构钢管接头疲劳性能的效果相差不大．超声冲击法对提高疲劳强度效果显著．

不锈钢管/普通钢管高强混凝土组合柱轴压力学性能研究

对7个不锈钢管/普通钢管高强混凝土组合柱的试件进行轴压试验,研究分析了混凝土的强度、内钢管的直径和壁厚对试件的极限承载力的影响。

无氟不锈钢管材草化剂的研制及应用

介绍一种新型无氟CL-3538型不锈钢管材草化剂,分析其草化腐蚀基本原理,论述其成膜反应过程,并阐述CL-3538型草化剂的配制管理与维护方法。分析认为:CL-3538型草化剂的配方组成能满足对草化膜性能的要求,使用后可获得理想的润滑载体——结晶草化膜;与CL-3518型草化剂相比,CL-3538型草化剂不仅更适宜作为冷拔(轧)不锈钢管材的润滑载体,而且草化剂因不含氟离子而更环保,废液更易处理。

考虑单侧翼缘受载腹板屈曲的不锈钢钢管设计

本文给出了冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管在腹板屈曲时的设计公式。研究了两种单翼缘加载的情况,一种是端部单翼缘加载,另一种是内部单翼缘加载,此外还研究了内部加载的情况。采用屈服线理论预测了不锈钢管截面的腹板屈曲强度。屈服线理论模型是在试验中观察到的破坏模式的基础上发展起来的。在屈服线模型基础上采用不同的假定,给出了计算冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管的腹板屈曲强度的三种设计方法。其中两种腹板屈曲设计方法是完全采用屈服线分析理论推导出来的,另外一种设计方法是综合理论分析和经验分析得到的。将试验得到的腹板屈曲强度和这三种设计方法得到的屈曲强度进行了对比。结果表明采用纯理论推导得到的设计方法计算得到的腹板屈曲设计强度偏于保守,而综合了理论分析和经验分析得到的设计方法其计算的腹板屈曲设计强度值比较合理,可以用于单翼缘受载时冷成型不锈钢管的设计。

外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱耐火性能研究

为研究外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱的耐火性能,采用ABAQUS对该类组合构件的耐火极限进行了有限元分析。对比分析了外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱与普通外包碳素钢中空夹层钢管混凝土柱受火机理的不同。研究了截面直径、空心率、荷载比和材料强度对构件耐火极限的影响。研究结果表明:外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱比外包碳素钢中空夹层钢管混凝土柱具有更好的耐火性能;该类构件的耐火极限受截面直径和荷载比的影响较大,空心率和材料强度对构件的耐火极限也有一定影响。在参数分析基础上给出了外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱的抗火设计建议。

外包不锈钢圆中空夹层钢管混凝土柱抗撞计算方法研究

目前钢筋混凝土和实心钢管混凝土构件已广泛应用于实际工程,在抗冲击性能方面已形成相关设计方法,而针对外包不锈钢圆中空夹层钢管混凝土(CFDST)柱的耐撞性能研究较少。为此,该文在前期试验研究的基础上,采用ABAQUS建立了该类构件在轴力与侧向撞击耦合作用下的有限元模型。分析了轴力-撞击共同作用下该类构件的抗撞机理;重点研究了轴压比、名义含钢率等对构件抗撞性能的影响;给出了该类构件在轴力-撞击耦合作用下撞击力平台值动力放大系数(DIF)的计算公式。结果表明:外钢管的塑性变形是构件耐撞的主要耗能机制;轴压比对构件抗撞性能起削弱作用,且当轴压比大于0.5时,削弱程度更加明显;名义含钢率、外钢管与混凝土强度、撞击速度和截面外径对构件抗撞性能影响较大;建议的计算公式能够较好预测该类构件侧向撞击下的撞击力平台值。

自复位钢组合导管架海洋平台抗冰减振及自复位性能分析

基于渤海JZ20-2导管架海洋平台,把原海洋平台的导管腿替换成不锈钢钢管混凝土结构,并且在海洋平台上增设预应力拉索,提出自复位不锈钢钢管混凝土-钢组合导管架海洋平台的概念。利用有限元软件ABAQUS建立了4种不同拉索布置方式的自复位组合海洋平台模型,对不同形式的海洋平台进行冰荷载工况下的减振性能分析和极端冰荷载作用下的自复位性能分析,分析结果表明自复位组合海洋平台具有明显的减振控制效果和一定的自复位能力。

矩形不锈钢管混凝土柱双向偏压力学性能试验研究

完成了14根矩形不锈钢管混凝土柱在双向偏压下的试验研究,试验考察的主要参数为:荷载偏心率、混凝土强度和试件长度。试验结果表明:在双向偏心受压荷载作用下,矩形不锈钢管混凝土柱具有良好的延性;荷载偏心率、混凝土强度和试件长度对矩形不锈钢管混凝土双向偏压试件的承载力和延性都有着明显的影响,跨中截面的应变变化符合平截面假定。采用现有《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ/T 13—51—2010)中的钢管混凝土双向压弯相关方程对试验构件的极限承载力进行了计算,其结果和试验值吻合较好。

不锈钢管混凝土研究及应用

不锈钢管混凝土作为一种新型材料正日益凸显其自身组合材料的优势,以满足目前实际工程中复杂的环境条件与特殊的工程需求.本文简要说明了不锈钢管混凝土兼具不锈钢和钢管混凝土的材料特点,介绍了在建筑和桥梁结构中成功应用的实例,并总结了当前的研究现状与趋势.结论表明:随着对材料性能研究的不断深入,不锈钢管混凝土在实际工程领域势必具有更加广阔的应用前景.

圆不锈钢管混凝土曲杆受压力学性能研究

制作了12根不锈钢管混凝土曲杆和3根不锈钢管混凝土直杆、1根空不锈钢管曲杆对比试件,对曲杆进行两端中心受压试验,对直杆进行偏心受压试验.试验的主要参数是名义长细比(λn=24、48和72)和初始弯曲度(u0=0~140mm).试验结果表明,随着试件名义长细比和初始弯曲度的增大,不锈钢管混凝土曲杆的初始刚度减小,极限承载力也随之降低;不锈钢管混凝土曲杆与不锈钢管混凝土偏压直杆的受力性能及破坏形态总体上类似,其承载力和刚度均略高于相应的偏压直杆.基于有限元分析软件ABAQUS建立了数值模型,对不锈钢管混凝土曲杆受力特性进行分析,有限元分析结果和试验结果吻合良好.在此基础上,对不锈钢管混凝土曲杆受压承载力进行了参数分析,结果表明,不锈钢管混凝土曲杆承载力较相应的偏压直杆提高均在5%以内,采用现有规范中计算普通钢管混凝土压弯构件承载力的方法计算不锈钢管混凝土曲杆受压承载力偏于保守.

氨分解气氛在不锈钢管材光亮退火炉上的应用

介绍了氨分解气氛的工作原理、氨分解工艺及其分解后的精制工艺， 同时介绍了氨分解气氛在连续式不锈钢管材光亮退火炉上的安全操作与控制。

热轧不锈钢圆管柱轴心受压构件整体稳定性能试验研究

为研究不锈钢圆管柱轴心受压构件的整体稳定承载性能,对9根奥氏体型和10根双相型热轧不锈钢圆管柱进行了整体稳定轴心受压试验。根据试验前测量得到的试件的几何初弯曲和试验过程中得到的荷载初偏心,分析了不锈钢构件的失稳模态和整体稳定性能承载能力。将试件的试验结果与现行《欧洲不锈钢结构规范》和CECS410∶2015《不锈钢结构技术规程》的计算结果进行了对比,结果表明:两本规范对奥氏体型和双相型不锈钢稳定承载力计算结果较试验结果均偏于保守,且双相型不锈钢构件的保守度更加显著。