筋腱连接器球形橡胶轴承刚度仿真与试验

为深入研究橡胶材料及结构参数对球形橡胶轴承刚度性能的影响,采用有限元方法对5种不同材料或结构的球形橡胶轴承进行分析研究,完成了球形橡胶轴承的压缩与摆动试验.对相应橡胶材料进行了材料试验,使用Abaqus/Standard建立橡胶轴承的二维轴对称模型和1/2三维模型,用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin和Yeoh超弹性本构模型进行仿真.进行橡胶轴承的压缩与摆动试验,对有限元仿真进行对比验证.试验结果表明:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶与天然橡胶制造的球形轴承,压缩刚度均会随着压缩位移上升而上升,摆动刚度均会随着摆动角度上升而下降;球形橡胶轴承金属层数量的上升会提高其竖直刚度,但对摆动刚度几乎没有影响; Yeoh本构模型在两种变形情况下均可以很好地拟合试验结果;在变形较小时,用MooneyRivlin本构模型进行仿真也可以得到较为准确的仿真结果;在压缩仿真中,形变较大时,Mooney-Rivlin本构模型无法表现出刚度迅速上升的阶段,因此仿真结果会小于试验结果;使用Neo-Hooke本构模型的仿真结果误差最大,在摆动仿真中完全无法使用.

张力腿平台筋腱连接器的结构设计

针对500 m水深张力腿平台实际尺寸及载荷要求,设计一种适用于40 in筋腱的筋腱连接器。顶部连接器通过抱夹卡瓦与筋腱连接,底部连接器采用旋转式锁紧机构,两者通过柔性体来提供柔性连接。柔性体采用14层钢板及15层橡胶的设计,可以在承受1 458.8kN·m转矩的同时,实现最大12°的转角。抱夹卡瓦选用10mm间距及40°夹角的卡环,可以与筋腱稳固啮合。仿真结果表明,采用现有材料的柔性体和抱夹卡瓦均满足Survival海况的使用条件,为我国首座TLP平台的筋腱设计提供了可靠的解决方案。

海上张力腿平台张力筋腱连接器构型设计与优化

张力腿平台通过张力筋腱与海底连接,从而约束了张力腿平台升沉方向上运动,并在一定范围内限制其水平方向的运动,这种动态载荷是由张力筋腱及其连接器承担的,因此张力筋腱的柔性连接成为张力腿平台研发过程中的关键研究内容之一。目前国内尚缺乏对张力筋腱连接器的研究,因此详细研究了张力腿平台张力筋腱连接器构型,建立张力筋腱顶部连接器锁紧机构的力学模型,通过响应面法对锁定机构的牙型角、齿根厚度、齿顶厚度和分瓣螺母底面夹角等关键参数进行优化,以降低最大等效应力,延长连接器的疲劳寿命,提高连接稳定性。研制张力筋腱底部连接器缩比原理样机,完成张力筋腱底部连接器陆地与水池安装试验,通过试验验证张力筋腱底部连接器构型的合理性。结果表明,经过优化后的顶部连接器性能有明显提升,与优化前相比,最大等效应力降低了26.5%,而接触反力增加了37.4%。底部连接器构型合理,均可以完成张力筋腱的连接要求。

二次预应力组合梁施工技术问题研究

结合二次预应力组合梁的基本原理及特点,分析二次预应力组合梁现有施工技术存在的问题,即模板安装支护、混凝土浇筑、预应力筋张拉锚固困难而复杂,施工工序增加;针对这些问题,研究开发了两种连接器专利产品,一种是双套筒预应力钢筋套管连接器,可以方便地实现一期混凝土中预应力筋套管和二期混凝土中预应力筋套管的连接;另一种是双层套筒钢筋连接器,可以方便地实现一期混凝土中纵向钢筋和二期混凝土中纵向钢筋的连接,从而有效解决二次预应力组合梁现有施工技术存在的问题,提高二次预应力组合梁的技术水平。