Heat-transfer model on the improvement of continuous casting slab temperature

A heat transfer model on the solidification process has been established onthe basis of the technical conditions of the slab caster in No.3 steel works of Wuhan Iron & SteelCorporation, and the temperature field in the solidifying slab was calculated which was verified bythe measured slab surface temperature. The influences of the main operating factors includingcasting speed, spray cooling patterns, superheat of melt and slab size on the solidification processwere analyzed and the means of enhancing the slab temperature was brought forward. Raising thecasting speed to 1.3 m/min, controlling the flowrate of secondary cooling water and improving thecooling pattern at the lower segments of secondary cooling zone could improve the slab temperatureeffectively. And the increasing the superheat is adverse to the production of high temperature slab.

Numerical Simulation of Fluid Flow and Heat Transfer in Funnel Shaped Mold of Thin Slab Continuous Caster

Thin slab casting is used widely in the world. The control of molten steel flow and solidification in the mold is difficult due to the high casting speed and complicated configuration of the mold. Numerical simulation was carried out to study the fluid flow and heat transfer in the funnel shaped mold. The influence of nozzle design, casting speed and nozzle submersion depth on the flow and temperature fields in the mold was investigated, and guidance for selecting configurations of submerged nozzle was obtained.

地铁车辆段上盖的全框支剪力墙结构设计探讨

根据地铁车辆段上盖全框支剪力墙结构设计实践,提出该结构按现行规范设计存在的问题,包括重力二阶效应验算,周期折减系数影响,框支柱剪力调整和厚板设计验算等问题。针对上述问题,建议重力二阶效应验算采用屈曲因子不小于20作为不考虑条件;少砌体墙的(框支)框架层考虑周期折减系数的影响,对(框支)框架层楼层剪力作折减;对于特一级或一级的框支柱的弯矩或剪力调整系数下调,避免调整后剪力远大于中震剪力的不合理情况;盖上剪力墙对厚板的冲切验算用作图法验算。

某地铁上盖建筑采用厚板转换结构设计的研究

对南京5号线某地铁轨行区上盖建筑的转换层进行分析研究,论证了采用梁板转换体系、厚板转换体系的可行性,并对比分析了两种建模方式对转换厚板内力及配筋的影响。研究结果表明:在转换层高度受限的情况下,厚板转换体系可行,两种厚板转换计算模型计算结果真实可靠,设计时采用两种模型计算结果的包络值。

隧道上盖建筑厚板转换及高位二次转换结构设计

广州某隧道上盖建筑结构同时存在隧道顶部的厚板转换层和裙楼顶部的高位转换层,形成二次转换结构体系。本文基于性能化的抗震设计方法,对结构上、下部设置不同的性能目标,进行相应的抗震性能分析,提出对应的加强措施。针对高位及二次转换结构,补充了转换厚板有限元分析、钢管剪力墙稳定性及两个关键连接节点的专项分析。各项分析结果表明,结构整体及各构件的抗震性能均能达到预期目标,结构安全可靠。对设计和施工中的难题提出了创新解决思路,为同类型高层结构或转换体系的设计方法提供参考。

热辐射特征参数对快堆锥形顶盖空间换热特性影响的研究

池式钠冷快堆的钠池内充满高温液态钠,其上方覆盖有氩气,高温液态钠主要通过辐射换热及对流换热的方式向快堆主容器上部结构及氩气空间传递热量,其换热特性及其影响因素十分复杂。辐射发射率及液态钠蒸发形成的气溶胶层对主容器上部结构的热工水力特性会造成一定影响。因此,为保证主容器上部结构在不同温度载荷下的安全性与稳定性,十分必要获取不同辐射发射率及不同气溶胶层分布下的温度分布。本研究建立大型池式钠冷快堆主容器上部锥形顶盖空间(以下简称“锥顶盖”)数值计算模型,开展数值模拟计算,得到不同发射率及气溶胶层厚度影响下锥顶盖的温度场。研究结果表明,发射率越高,锥顶盖斜肩及氩气空间温度越高;当气溶胶层存在于靠近钠液面的高度范围时(0~0.2 m),增加其厚度可使氩气空间局部温度升高,但对锥顶盖斜肩温度影响有限。发射率增高53%,则辐射换热量增加31.47%,格拉晓夫数(Gr)减少19.29%,辐射换热效果增强,自然对流效果减弱;气溶胶层高度由0增加到0~0.1 m时,对辐射换热量的吸收增加22.68%,格拉晓夫数(Gr)减少19.29%,气溶胶层高度由0~0.1 m增加到0~0.2 m时,透过气溶胶层的辐射换热量减少了0.04%,格拉晓夫数(Gr)增加了0.9%,辐射换热效果减弱,自然对流效果加强。

竖向荷载作用下碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合楼板传力机制分析

为解决装配式混凝土叠合板预制底板有外伸钢筋带来的制造、运输及施工复杂等问题,在普通密拼叠合板的研究基础上提出了板底拼缝粘贴碳纤维增强复材条带的密拼接缝方式。通过6块四边简支的矩形单缝密拼双向叠合楼板静载对比试验和有限元模拟分析,对叠合板拼缝处的传力机制进行了分析研究,结果表明:与普通密拼叠合板相比,在拼缝位置粘贴碳纤维复材可协助拼缝两侧混凝土有效传递应力。碳纤维增强复材-混凝土密拼叠合楼板拼缝处传力机制随荷载的增加而发生变化,持载初期主要通过碳纤维复材对拼缝两侧混凝土进行应力传递;随着荷载增加,叠合面的附加钢筋向两侧传荷的能力增强,但碳纤维复材仍承担主要拉应力;加载后期碳纤维复材发生剥离后,拼缝处附加钢筋和桁架钢筋、底部纵筋构成了新的空间传力体系。

某2号综合楼结构抗震超限分析

某2号综合楼为钢筋混凝土框架-剪力墙结构。因二层多功能厅需要大空间,在三层楼板设置大开洞,在四层楼面处设置转换框架;结构竖向有两次体型收进,结构不规则项较多,属于超限高层,需对该楼进行抗震超限设计。对整体结构进行了小震弹性分析,采用两套软件进行对比计算,相互校核,并且采用弹性时程分析法进行补充计算,确保结构计算的准确性。对设防地震和罕遇地震时关键构件的各项验算,除保证在多遇地震时结构完全处于弹性状态外,还通过专项分析及采取加强措施后,使抗震设计达到应有的性能目标,确保结构的安全可靠。

竖向荷载下装配式RC浅圆仓仓顶板横板向传力性能试验研究

装配式RC浅圆仓仓顶结构属于锥壳结构,在电缆线和仓顶集中荷载下,存在较大的横板缝方向传力需求。为研究装配式RC浅圆仓仓顶结构横板向传力性能,设计并完成了4个装配式仓顶板和2个现浇板在竖向荷载下的静载试验,对试件的破坏形态、挠曲变形、应变发展等进行分析。结果表明:板缝连接件具有良好的横板向传力性能,带板缝预制仓顶板具有较好的承载力和刚度。连接件和板缝的数量变化对装配式仓顶板横板向传力及刚度影响较大。连接件数量增多和板缝数量的减少,可有效提高装配式仓顶板横板向传力性能,增大弹性变形,提高其承载力和刚度;上部盖板锚板可以有效地传递板缝弯曲压应力;开孔板先于板缝连接件锚筋屈服,提高装配式夹层板的横板向刚度的可修复性。

预应力厚板转换层施工技术在大型酒店项目中的应用

针对预应力厚板转换层存在结构复杂、工程量大、施工难度大等问题,结合具体工程项目,着重分析转换层施工过程中模板支撑架设、钢筋绑扎、大体积混凝土浇筑、施工缝处理、预应力张拉等多个问题,阐述了预应力厚板的标准施工流程。

基于缩比实验模型的快堆主容器内氩气空间传热特性数值研究

池式钠冷快堆主容器内钠液面上方覆盖有氩气,钠液面通过多种传热方式相互耦合,不断向堆容器上部结构传递热量。为了对上部结构进行温度载荷下的强度分析,有必要开展氩气空间传热特性研究。一方面,国内外针对锥顶盖氩气空间传热特性开展了较多的数值模拟研究,但大多缺乏实验验证。另一方面,虽有少量针对氩气空间的换热特性实验研究,但由于测量技术的制约,仅能获得关键部件的温度分布,难以获得其流动特性,因此对氩气空间复杂的传热特性和传热机理有待进一步研究。本文基于快堆钠液面和氩气空间换热特性缩比实验,开展氩气空间热工水力特性数值模拟,通过与实验结果对比,验证了数值方法的有效性,并在此基础上,对其温度分布及流动特性进行详细研究。研究结果表明:在不同工况下,氩气空间内温度分布总体对称,由于径向热屏蔽的存在,其上部窄流道区域温度明显低于下部氩气大空间温度;径向热屏蔽与底部钠液面间的氩气大空间内,由于瑞利(Ra)数较高,自然对流现象强烈,换热效果较强,在靠近底部钠液面处形成局部涡流,而径向热屏蔽外部窄流道区域内由于Ra数较小,自然对流较弱,主要依靠热辐射和导热进行传热。

水利枢纽永久道路预制水泥混凝土路面结构力学响应及接缝传荷能力分析

水泥混凝土路面在行车荷载作用下极易发生结构性损坏,频繁修补严重影响交通通行效率,预制水泥混凝土板凭借其快速开放交通在水泥路面快速养护中得到了一定应用。研究水泥混凝土预制板结构在静载作用下的力学响应对于合理设计水泥混凝土预制板结构、提高路面结构使用性能具有重要意义。首先根据实际路面结构和路面结构的损坏情况,运用ABAQUS建立水泥混凝土预制板路面结构的三维有限元模型,分析静载作用下预制板参数变化对路面结构力学响应的影响,最终确定合理的水泥混凝土预制板结构设计参数。研究结果表明:静载作用下预制水泥混凝土结构的最大拉应力临界荷位为横缝边缘中部,最大挠度临界荷位为板角。影响预制水泥混凝土板拉应力和挠度的主要因素为路面板厚度,面板模量、基层模量和接缝宽度对预制板拉应力、挠度、应力传荷系数、挠度传荷系数的影响均较小。通过计算建议采用平面尺寸接近正方形的预制板块,预制板厚度约为20 cm,基层模量要求为1300~2200 MPa,接缝宽度为10~20 mm。

广州某高层办公塔楼结构设计

某高层塔楼位于广州国际金融城起步区,主塔为高135.7 m的框架-核心筒结构;地下室共5层,底板标高为-25.4 m,采用整体筏板基础,裙楼范围采用锚杆抗浮,塔楼顶部采用斜柱转换。主要介绍结构基础设计、性能设计及斜柱转换楼层的分析设计方法,通过斜柱转换层的楼板应力分析,对开洞导致的拉应力中断区域进行了定量计算,并给出了相应的加强措施。根据现场沉降观测数据进行复盘计算,得出了场地的基床系数可取为200 000 kN/m~3;根据现场抗拔锚杆试验数据,建议本工程岩石锚杆刚度可取为160 000 kN/m.

基于随机骨料仿真的CRTSⅡ轨道温度场分析

无砟轨道因温度作用产生的损伤会影响高速铁路运营的安全性,所以对其温度场的精确求解是重要的。该文为了获得细观尺度下无砟轨道温度场,基于混凝土随机骨料分布算法以及传热学原理建立细观尺度CRTSⅡ型轨道二维传热有限元模型。通过实测数据验证模型可靠性后,分析细观尺度轨道内部温度场时变规律和空间分布规律,并研究轨道板粗骨料最大粒径和粗骨料分布不均两个因素对轨道板温度场的影响。研究结果表明:不同时刻细观尺度轨道结构温度场随深度非线性变化;在轨道结构中心位置处等温线基本平行于地面,但在局部发生起伏;砂浆内热流方向多指向骨料所在位置,且优先通过粗骨料组成的通道进行传递;粗骨料最大粒径和不均匀分布两因素对轨道板中线不同深度的温度影响几乎可不计。

上海某带转换层的钢管混凝土框架-混凝土核心筒高层结构分析与优化设计

本工程为上海某带转换层的高层建筑,采用钢管混凝土框架+混凝土核心筒结构。本文对该工程如何结合建筑复杂的外观特点、存在多个容易造成建筑结构超限的客观条件等提出了相应的结构设计措施,通过对结构进行优化设计,使得结构避免超限。然后对比YJK和MIDAS Gen两种有限元计算软件在小震下的弹性分析结果,并采用YJK对结构进行了小震下弹性时程分析,对小震下和中震下转换层楼板进行应力分析,采用MIDAS Gen对首层框架柱进行屈曲分析。最后采用有限元计算软件Autodesk Robot Structural Analysis Professional分析指定工况下转换节点各个相关构件的弯矩、轴力、位移等计算结果,从而验证结构关键转换节点的有效性和安全性。结果表明,该结构在满足建筑特殊外观的要求下经过优化设计使得布置美观合理,抗震性能良好,结构设计安全可靠。

高速铁路先张法轨道板预应力传递长度研究

预应力传递长度是先张法预应力轨道板结构设计的关键参数。基于直径10mm螺旋肋钢丝与混凝土黏结-滑移本构关系,运用有限元软件ANSYS,分析预应力钢筋端部不设置和设置锚固板时先张预应力轨道板的混凝土压应变、预应力钢筋轴力和滑移区长度,研究预应力钢筋端部设置锚固板对减小预应力传递长度的作用机理。结果表明:锚固板承担了大部分预应力钢筋的张拉力,从而有效减小预应力钢筋和混凝土间的滑移区长度和滑移量,使得轨道板的预应力传递长度也显著减小。在直径为10mm的螺旋肋钢丝端部不设锚固板和分别设置直径为20和40 mm的锚固板,进行轨道板试件传递长度试验,得到的预应力传递长度分别为425,225和225mm,可见设置锚固板后可减小预应力传递长度47.06%;当锚固板的直径达到一定值后,其对轨道板试件预应力传递长度的影响较小;随时间的增加,无锚固板的轨道板试件预应力传递长度呈增大趋势,而设置锚固板的轨道板试件预应力传递长度则相对稳定。

温度-荷载作用下新旧混凝土道面接缝力学性能

为研究新旧混凝土道面接缝处温度-荷载对机场道面板间力学性能的影响,基于Winkler地基模型,采用有限元方法建立了道面结构温度场计算模型.同时对华东地区某机场道面进行了重型落锤式弯沉测试,通过对比分析新旧道面板上不同位置处的弯沉、脱空判定值及传荷系数的变化规律,验证了计算模型的可靠性,进一步分析板底拉应力作用机理.结果表明:现场测试弯沉值考虑温度的影响,以保证对新旧道面板的板底脱空判定值和接缝传荷能力评价结果的可靠性;新旧道面间接缝的传荷系数与温度呈较好的二次曲线关系;随温度升高,在荷载作用下板底集中应力无法有效地释放,新道面的板底拉应力明显增大;提高道面板弹性模量可增强接缝处新旧道面板间应力扩散传递,但也会增大板底拉应力,易导致道面板沿板底向板顶开裂破坏.

热送热装工艺中板坯出连铸机温度的分折

用连铸坯凝固过程传热模型模拟了热送热装工艺中不同工况下铸坯凝固壳厚度和铸坯出连铸机的温度变化。模拟结果与实测值吻合很好。影响铸坯出连铸机温度的主要因素是铸坯尺寸、连铸机拉迪和冷却制度。适当提高拉速及改善连铸机二冷区冷却制度有利于高温铸坯的生产。

薄板坯连铸结晶器铜板温度及热流密度分布

薄板坯连铸结晶器的传热过程直接影响到铜板的寿命,有必要研究薄板坯连铸结晶器的传热特征。为了研究薄板坯结晶器的热流密度,通过开发的结晶器温度监测软件检测了珠钢结晶器铜板的温度。根据在线实测的铜板温度以及薄板坯连铸机冷却参数,建立了薄板坯结晶器铜板传热模型,计算并验证了结晶器热流密度的分布函数,同时通过二次回归得出了结晶器热流密度与结晶器高度的关系式。结果表明,在宽度方向上铜板温度和热流密度的分布具有相似的规律性,距离弯月面越近,热流密度和温度的波动越大。弯月面处热流密度值大于4.2MW/m2,是造成结晶器铜板被侵蚀的主要原因。

FTSC薄板坯连铸结晶器内的热/力行为研究

基于SPHC钢在H2结晶器内的凝固过程,利用有限元软件ANSYS中的单元生死技术,通过改变薄板坯单元的状态建立其在结晶器内随时间变化的二维非稳态模型。模拟出薄板坯在结晶器不同部位处的温度场及应力场分布情况,其结果可为优化结晶器锥度及改善薄板坯质量提供理论依据和技术基础。