隧道管棚支护承载特性及支护参数试验研究

为探究隧道管棚注浆钢管不同支护参数对管棚支护承载能力的影响,引入Pasternak双参数模型构建出更符合实际情况的管棚支护力学模型,通过多组室内试验,对管棚在不同注浆钢管管径、壁厚、注浆饱满度及加设钢筋笼条件下的承载能力进行定量研究。研究表明:1)管棚注浆钢管支护参数中,对管棚承载能力的影响排序为:管径>注浆饱满度>壁厚>钢筋笼。2)增大管棚注浆钢管管径可大幅提高管棚的承载能力,相比管径为108 mm的管棚,管径为159、219、299 mm时管棚承载能力分别增大183.58%、398.62%、874.86%。3)管棚钢管注浆不饱满会较大程度削弱管棚的承载能力,钢管注浆饱满度由100%降至75%、50%时,管棚承载能力分别降低29.8%、34.5%,注浆饱满度为50%时管棚的承载能力与未注浆时相差不大。4)管棚钢管壁厚和钢筋笼加设与否对管棚的承载能力影响较小。因此,在实际工程中,可通过增大管棚钢管管径提升管棚的承载能力,通过减小管棚钢管壁厚及不加设钢筋笼节约用钢量。

厚壁不锈钢管弯曲成形试验及其回弹特性分析

借助数控弯管机,分别完成了壁厚为5.5 mm和3.5 mm不锈钢管材的弯曲成形试验。根据回弹理论,通过弯曲简化模型,进行了管材弯曲回弹机理分析,推导了金属管材弯曲回弹角的工程近似解析公式。利用多目测量机完成了弯曲回弹角的测量,通过数据分析,研究了变形条件及管材结构尺寸对弯曲回弹角的影响规律。结果表明:在单一变量情况下,弯曲回弹角随折弯角的增大而增大;相同规格管材在同一折弯角下,弯曲回弹角随着时间推移持续增大,且回弹角的回弹速度随时间增长快速衰减,回弹主要发生在弯曲完成后的24 h内。文中试验数据及研究结论为厚壁不锈钢管路的弯曲成形及其工程应用提供了参考。

基于小冲杆试验的管道钢断后伸长率研究

断后伸长率是表征管材塑性的典型指标,管道局部如焊接接头处受尺寸限制无法开展单轴拉伸试验,需要借助微试样试验方法完成取样及测试。小冲杆试验作为一种微试样试验方法,能够用于获取多种力学性能参数。当前研究中,主要通过经验关联方法将载荷-位移曲线中最大位移、最大载荷对应位移及试样断后弧长等关键参量关联至材料断后伸长率。然而,上述方法对管道钢的适用性不明确,使其对管道钢材料无法直接应用。针对这一问题,首先讨论了上述基于不同特征参量的经验关联方法对管道钢的适用性,之后提供了一种断后弧长简化计算方法,并形成了适用于管道钢的基于断后弧长的经验关联公式。在此基础上,进行厚度效应修正,建立了基于小厚度试样确定管道钢材料断后伸长率的经验公式并进行可靠性验证。结果表明,基于断后弧长简化计算方法的经验关联公式确定的断后伸长率最大误差为5.08%,厚度效应修正公式对小厚度试样计算结果的最大误差为5.53%,证明建立的经验关联公式拟合效果良好且对管道钢具有良好的适用性,可为其他钢级管道局部区域断后伸长率的计算提供理论基础。

基于造价视角的建筑电气设计思考

统计、分析各类型建筑中电气单方造价及占建安总费用的比例,从宏观上了解电气造价;比较高压电缆不同敷设方式的单位造价,总结合理布局电气设备用房的重要性;比较不同材质的管材在不同敷设方式下的造价,比较不同防腐材质桥架的价格,总结材料选择对造价的影响;比较不同规格非消防负荷电缆、不同危险类灯具的造价,分析过度设计对造价的影响。

厚壁钢管半浸式淬火工艺试验研究

本文设计了厚壁钢管的半浸式淬火工艺试验。结果表明,与传统的外淋内喷式淬火工艺相比,半浸式淬火后钢管的全壁厚淬火硬度值及其均匀性、头尾两端性能稳定性及全长的屈服强度和抗拉强度极差稳定性均有改善。

大管径厚壁低温碳钢管焊接裂纹控制措施

大管径厚壁低温碳钢管A333-Gr6焊接时易出现冷裂纹,主要是淬硬性、应力作用和扩散氢三种因素相互作用所致。首先通过打磨或碳弧气刨等方式对裂纹进行清除,随后对裂纹进行修复。为避免裂纹再次出现,从焊前预热、清理焊接区域、选择合适的坡口形式、有效的定位焊接、进行工装固定、焊接中断的处理及其焊后热处理消氢几个方面,对焊接过程进行控制,可有效消除焊接裂纹。

圆钢管活性粉末混凝土黏结性能有限元分析

为了研究圆钢管与活性粉末混凝土之间的黏结性能,建立了有限元模型,并使用有限元软件ABAQUS分析了试件长细比、径厚比和活性粉末混凝土强度等参数对钢管活性粉末混凝土界面承载能力的影响,剖析了试件运行机制和典型试件的载荷-滑移曲线。结果显示:初始黏结破坏载荷会随着径厚比的增加而减少,随着活性粉末混凝土强度与长细比的增加而增加;在试件经历极限黏结破坏后,混凝土的各项性能损失严重,曲线呈逐渐下降状态。

基于Qt的钢管壁厚在线检测软件设计

针对目前钢管端面壁厚的测量多采用人工抽检的方式,从而导致测量效率低、精度低、测量数据少的情况,对机器视觉测量技术进行了研究。基于机器视觉,设计钢管壁厚在线检测系统。通过对相机进行标定,获得图像像素值与实际值之间的关系,使用相机采集钢管端面图像,对采集得到的图像进行图像预处理、边缘特征点提取等操作;改进RHT圆检测算法,完成钢管端面圆形轮廓的检测,进而实现对钢管端面壁厚的测量。为了便于操作,基于Qt跨平台开发框架设计了钢管壁厚检测系统人机交互界面软件。结果表明:该系统具有良好的稳定性,检测误差约为0.1 mm,可以高效地完成壁厚检测任务。

12Cr1MoVG厚壁钢管高温正火+回火的组织和性能

通过显微组织观察和室温拉伸试验、室温冲击试验、硬度试验和高温持久性能试验,研究了Φ457 mm×70 mm 12Cr1MoVG(/%:0.13C,0.21Si,0.56Mn,1.07Cr,0.31Mo,0.20V,0.008P,0.004S,0.02Ni,0.004Cu,0.0124Al)钢管在1000℃正火后采用水雾加速冷却和740℃回火的组织和性能。结果表明:显微组织为铁素体+贝氏体,贝氏体量约占65%,晶粒度7~5级;屈服强度为416 MPa,抗拉强度为575 MPa,室温冲击功为206~244 J,布氏硬度187HBW;575℃×10^(5)h持久强度为86 MPa;575℃/100 MPa持久51480 h未断;575℃/120 MPa持久27198 h断裂,试样开裂起源于晶界蠕变孔洞,周边贝氏体基体没有发现严重的球化等现象,组织稳定性优异。

配筋钢管混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

为探究配筋钢管混凝土短柱轴压力学性能,首先基于已知文献验证有限元模型的准确性,随后通过变换混凝土保护层厚度、套箍系数、钢管屈服强度以及核心混凝土强度对配筋钢管混凝土短柱的影响,揭示了钢管截面面积的变化相比于钢筋截面面积对套箍效应的影响尤为显著。钢管屈服强度与核心混凝土强度的提高并没有对试件承载力及延性产生显著影响,故认为有必要对二者的匹配关系做进一步研究。混凝土保护层厚度对短柱试件的力学性能影响甚微。

大型薄壁钢管桩支架屈曲失稳研究

薄壁钢管桩支架是大跨度渡槽等工程施工中常用的临时支撑结构,因其长细比较大,压杆稳定问题较为突出,因此准确计算其结构安全系数是设计中的关键。为研究应力集中对薄壁钢管桩支架屈曲失稳的影响,结合某大型渡槽工程,同时采用梁单元和壳单元建立钢管桩支架模型,利用有限元软件ABAQUS对比分析了不同径厚比和支架高度下钢管桩支架的屈曲临界荷载。结果表明,两种模型下钢管桩支架的屈曲失稳模态存在明显差异,梁单元因无法较好地反应局部应力特征,得到的结构安全系数偏大,计算结果偏危险。对于薄壁钢管桩支架,两种模型下屈曲临界荷载的相对差值与径厚比和初始缺陷成正相关。当钢管径厚比大于20时,两者之间的相对差值大于11.4%,实际工程中建议采用壳单元进行稳定验算。

黄黄铁路巴河特大桥钢管桩围堰封底设计优化

依托黄黄铁路巴河特大桥23#墩锁扣钢管桩围堰,通过三维有限元数值计算表明,封底的应力和变形关于桩基中线对称分布,在桩基之间封底混凝土顶面顺桥向σ_(x)为拉应力而σ_(y)为压应力,横桥向σ_(x)为压应力而σ_(y)为拉应力,挠度在中心位置达到最大。优化强度计算公式,对比四边简支双向板法表明,在桩基约束作用下,相同等级的混凝土厚度可减小60~90 mm,建议封底采用1 m的C30混凝土浇筑。

广西某超高层超厚筏板基础综合施工技术

以广西某超高层项目为例,针对超厚筏板基础施工过程中、上部钢筋支撑高度高、自重大,大体积混凝土浇筑体量大且浇筑后水化热产生的内外温差难以控制、一次浇筑困难等工程特点,提出采用型钢支撑作为中、上部钢筋支撑体系,采用全溜槽工艺降低混凝土浇筑难度,通过设置冷却管系统达到控制内部温度、降低内外温差的作用,并采用整体分层连续浇筑工艺保证浇筑过程质量。论文详细阐述了超厚筏板基础整体施工过程中关键施工技术布置方案及施工要点,实践证明,各项技术的应用较好地降低了施工过程难度、保证了施工过程安全与质量,同时加快了基础施工的进度。

基于X射线图像的厚钢管焊缝中气孔缺陷的自动检测

由于厚钢管X射线图像强度分布不均匀,对比度低、噪声大,且气孔缺陷的大小、形状、位置、对比度各异,使得自动检测各种类型的气孔较为困难。针对传统缺陷检测算法中手工标记缺陷数据工作量大,焊缝边缘难以准确提取等问题,提出一种新的无监督学习的各种气孔缺陷检测算法。首先,采用快速独立分量分析从钢管X射线图像集合中学习一组独立基底,并用该基底的线性组合来选择性重构带气孔缺陷的测试图像;随后,测试图像与其重构图像相减获得差异图像,通过全局阈值从差异图像中将各种气孔分割出来。实验的训练集有320幅,测试集有60幅图像,所提算法检测结果的平均敏感性和准确率为90.5%和99.7%。实验结果表明,该算法无需手工标记数据或提取焊缝边缘,可准确检测各种气孔缺陷。

厚壁无缝钢管的超声波检测系统

在制造及使用过程中,对无缝钢管进行无损检测是保证产品质量的重要手段。在对超声检测原理及相应工艺参数分析的基础上,针对壁厚与外径比大于0.23的厚壁无缝钢管超声波检测提出了一种切实可行的办法。实验证明,系统对直管可进行连续的自动探伤和点动探伤,对弯管可进行手动探伤,并能实现钢管壁厚的测量。

厚钢管X射线图像中焊缝区域的检测

由于传统焊缝区域检测算法难以准确提取模糊和对比度低的厚钢管焊缝区域,提出一种新的基于鲁棒PCA模型的焊缝区域检测算法,该算法能克服传统方法的不足,并能准确提取焊缝区域.首先,收集一序列X射线图像,并对其进行空域对齐及亮度归一化预处理.其次,计算得到系列图像的背景图像,并将背景图像与待测试X射线图像张成一个观测矩阵.最后,使用鲁棒PCA算法对观测矩阵进行低秩与稀疏分解,测试图像中的不均匀强度及噪声被消除,焊缝区域被凸显出来,通过全局阈值可将焊缝区域较好地分割出来.实验结果表明,该算法能较大地消除厚钢管X射线图像中噪声及不均匀强度分布带来的干扰、同时增强模糊的焊缝边缘及对比度低的区域,相比传统焊缝区域检测算法,具有更高的检测灵敏度(0.952)和精度(0.989),能更好地将模糊和对比度低的焊缝区域完整检测出来.

基于机器视觉的钢管壁厚在线检测方法研究

在钢管生产过程中,需要对钢管的壁厚进行实时测量,以检验所生产的钢管是否符合规格。针对人工测量钢管壁厚中所出现的测量效率低、易产生疲劳且无法实时测量等问题,基于机器视觉测量技术,提出一种钢管壁厚在线检测方法。该方法首先采集钢管断面图像,然后对采集到的钢管图像进行预处理,使用Canny边缘检测算子检测钢管断面内外圈边缘特征,最后使用改进后的随机霍夫圆检测算法检测断面轮廓,根据设计的钢管壁厚测量方案计算得到各处钢管壁厚。改进的随机霍夫圆检测由于采用分区采样以及筛选出与边缘轮廓契合度最高的候选圆的方式,提高了原检测算法的检测精度与效率。经过实验验证,该方法测量精度高,效率高,能够满足对钢管壁厚在线检测的要求。

核电厚壁管道全位置TIG焊动态焊接变形研究

针对核电用厚壁不锈钢管道对接中的动态焊接变形问题,采用理论分析与试验测试相结合的研究方法,系统研究了厚壁不锈钢管道全位置TIG焊动态焊接变形的规律及其影响因素。研究结果表明:轴向焊接变形和焊接坡口的填充密切相关,轴向收缩变形主要集中在前2/3坡口填充厚度,而在后1/3坡口填充厚度,轴向收缩几乎停滞,主要表现为热胀冷缩;焊接热输入是影响轴向收缩的重要因素,因此可以通过控制热输入来控制轴向收缩:采用连续焊接方式可以降低焊接收缩变形。

用以穿代轧工艺改造小型无缝机组

评述了自动轧管机在小型无缝机组中的作用,提出了与传统观念截然不同的看法:采用“以穿代轧”新工艺,可获得显著的经济效益和社会效益。

核级复合钢管道预堆边堆焊工艺优化及试验研究

从堆焊层的金相检验与组织分析、热处理工艺试验、堆焊层渗透检验（penetration test,PT）缺陷分析与控制三个方面开展核级复合钢管道预堆边堆焊工艺的优化及试验研究。首先,分别对预堆边隔离层、过渡层及保护层进行了宏微观缺陷与金相组织检查,重点掌握了复合钢各堆焊层的焊接性,并总结出了堆焊工艺的控制要点;然后,通过开展热处理工艺试验,使低合金钢母材侧过渡层热影响区（HAZ）获得了预期的回火索氏体组织,且过渡层各区的硬度值均理想。最后,针对加工后过渡层出现的PT缺陷开展分析与控制研究,确定了PT缺陷为高温失塑裂纹,并制定了控制裂纹缺陷的工艺措施,有效降低了高温失塑裂纹的产生。