钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝计算公式研究

分析了用现有计算公式计算钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度的计算值与实测值的符合程度,建立了精确度较高的计算钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度的半理论半经验公式.     

大坝背管裂缝度计算公式的改进

指出了用现有裂缝理论计算钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度的局限性,进一步完善了“外部管壁”的力学模型,并据此导出了精确度的半理论半经验公式,该公式考虑了混凝土保护层内外的裂缝宽度差异,最后给出了算例。     

考虑多影响因素的配筋UHPC梁裂缝宽度计算方法

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算方法，对8片UHPC-T形梁开展了四点抗弯试验，分析钢纤维体积分数、配筋率及保护层厚度对裂缝宽度的影响规律.基于钢筋-UHPC协同受力和变形协调机理，采用半理论半经验法构建了能综合反映多影响因素的最大裂缝宽度计算公式，并提出了适用于UHPC梁的钢筋应力、应变不均匀系数及平均裂缝间距计算方法.结果表明：在试验范围内，裂缝宽度随纤维体积分数、配筋率的提高而减小，随保护层厚度增加而增大；UHPC梁的钢筋应变不均匀程度大于普通混凝土梁；平均裂缝间距计算值与文献实测值最大相对误差为11.17%,最大裂缝宽度计算值与实测值、文献实测值之比的均值分别为1.02、1.01,变异系数分别为0.05、0.12,表明所提出公式可准确计算配筋UHPC梁的最大裂缝宽度.     

异形盾构管片原型试验混凝土裂缝宽度预测与可视化

预测和可视化监测异形盾构管片混凝土裂缝宽度和开展规律对站立式原型异形盾构管片加载系统的研发以及后续的异形盾构管片优化设计至关重要.通过梁荷载试验完善了体积率为2%的CF50钢锭铣削型钢纤维混凝土最大裂缝宽度理论公式,同时创新性地在原型管片结构试验领域引入非接触式应变光学测量系统,对管片拱顶内弧面关键区域进行裂缝实时监测.研究结果表明,基于三维数字图像技术(DIC-3D)可定义管片裂缝出现时机判定和裂缝宽度计算方法.管片裂缝宽度经历了初始、稳定和加速等三阶段发展过程,最终确定出异形盾构衬砌结构极限覆土深度为18.5 m.梁荷载试验所获最大裂缝宽度理论公式中的相关设计参数是有效的,未来可结合壳-弹簧模型计算管片内力结果进行异形盾构管片裂缝宽度的科学预测.     

钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究

钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的有限元模型多基于损伤或者断裂理论,较少考虑二者的耦合作用,本文结合三峡水电站大比尺试验模型,建立了基于黏聚裂缝模型的有限元模型,在管道混凝土中插入内聚单元综合模拟了混凝土开裂过程中的损伤和断裂特性,得到了管道结构开裂前后的钢材应力变化规律、裂缝扩展形态以及裂缝宽度,进一步系统地讨论了内聚参数和网格尺寸的影响.有限元模拟裂缝扩展形态与模型试验时裂缝宽度中间宽、两侧较小的结论一致.管腰和管顶典型部位的裂缝宽度值与模型试验误差在10%以内,且钢材应力起伏与裂缝位置相呼应.更改内聚参数和网格尺寸发现,在合理的取值范围内,混凝土裂缝扩展、钢材承载规律与试验结果基本一致,但内聚刚度取值过小会导致混凝土开裂提前,黏结系数取值过大或者单元尺寸过大会使计算结果的精度降低.因此在采用黏聚裂缝模型模拟管道混凝土开裂时,应在保证计算收敛的前提下,尽可能取较小的黏结系数和足够大的内聚刚度,以提高...     

倾倒滑塌式崩塌预警判据研究

通过对倾倒滑塌式崩塌变形破坏机制的分析,确定控制崩塌失稳的关键块体及其破坏过程.根据莫尔库伦准则建立崩塌极限状态下的平衡方程,依据断裂力学理论确定临界裂缝深度,并以此确定极限平衡方程中崩塌的自重,再由极限平衡方程反推确定崩塌裂缝的临界宽度,最终建立崩塌裂缝临界宽度预警判据公式.通过对比物理模拟试验结果和崩塌裂缝临界宽度判据计算结果表明:裂缝临界宽度判据公式的计算结果与试验模型破坏时监测到的临界裂缝宽度值接近,裂缝临界宽度预警判据是合理可行的,可以作为倾倒滑塌式崩塌的监测预警的重要依据.     

高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.     

基于黏结-滑移效应的钢筋混凝土梁裂缝宽度数值计算

基于黏结-滑移理论对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的计算进行说明,指出采用数值计算方法进行分析的必要性.在综合考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立钢筋混凝土梁构件裂缝宽度计算的数值模犁.以8根HRB500级高强钢筋混凝土梁受弯开裂试验为例,将试验结果、规范公式计算结果以及数值模型预测结果进行对比分析.研究结果表明:试验梁短期最大裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较符合,两者比值的均值为1.098,变异系数为0.146 5;而规范公式计算值则普遍大于试验值,需要进行适当修正.取等间距开裂的模型梁进行算例分析,得出平均裂缝宽度预测值与规范公式的计算值较吻合,进一步验证了该数值计算模型是一种有效的、准确的裂缝宽度分析方法.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.     

裂缝参数对煤层气水平井产气流速的影响

针对储层与井身的不同距离,建立不同流动速度的线性-非线性渗流的Darcy-Brinkman流场数学模型,采用数值模拟的方法分析了裂缝半长、裂缝条数、裂缝宽度对煤层气流速的影响规律.研究结果表明:随着裂缝半长、条数、宽度的增加,压裂面积增大,增大了井身与裂隙的接触面积,增加了气体排泄的面积,同时储层压强差梯度增大,促使更多的流体流进井口内,从而使煤层气的流速增加.对于相同地质条件的煤层气藏,裂缝半长、条数、宽度并不是越大越好,通过正交试验得出裂缝参数对压裂井产能影响的重要性依次为裂缝条数、裂缝半长、裂缝宽度.因此合理改变裂缝参数有利于提高煤层气流速,控制压降速率和增大压降范围.     

深基坑开挖引起邻近地下管线位移的两阶段法

针对深基坑开挖引起的周围地下管线位移,基于两阶段法,首先给出了基坑开挖引起的周围自由土体位移的计算方法,然后结合Winkler弹性地基梁模型,建立了受土体卸载附加变形影响的地下管线竖向和水平方向位移方程,通过有限差分法求解出地下管线位移。将此方法应用于工程实例,其理论计算结果与现场实测数据基本吻合,验证了两阶段法的合理性及适用性。本方法可用于分析管线埋深、管线距离、地基土性质等因素对管线变形的影响。     

电厂水力输灰管内灰浆流动特性的研究

远距离、大流量水力输灰管路的增多，使电力部门对输灰系统的设计和运行提出了新要求．通过对输灰管内灰浆流动特性曲线的分析，引入了流区判别因子Ｚ，从而为灰管设计及运行流速的选取提供了新依据；并通过试验，筛选出了较为合理的灰管流阻力降计算公式．     

基于灰色理论的海底管道腐蚀剩余寿命预测方法

以灰色理论的基本模型为基础,探讨了灰色模型的改进方法.分析了海底管道腐蚀因素与腐蚀量之间的规律以及应用灰色理论进行剩余寿命预测的可行性.提出了基于灰色理论的海底管道剩余寿命预测方法.利用灰色理论预测腐蚀海底管道剩余寿命的步骤主要包括:最小允许厚度的确定,腐蚀速率的预测以及剩余寿命预测.利用该方法,可以在测量数据很少的情况下预测海底管道的剩余寿命.     

钢筋混凝土屋面板对空间网架加强效应研究

研究了钢筋混凝土屋面板对空间网架的强度加强效应，提出了屋面板与网架协同工作的力学模型，编制了相应程序，并对其计算结果与普通网架进行了对比分析，指出考虑屋面板加强效应可发挥屋面板的承载潜力，降低网架用钢量。     

有限差分法氯离子侵入混凝土计算模型

根据氯离子侵入混凝土的主要途径和来源,阐明氯离子侵入混凝土的机理．分析氯离子侵入混凝土的现有计算模型及其局限性．综合考虑水泥的品种、温度、湿度和时间等因素对氯离子扩散系数的影响,建立基于有限差分法的氯离子侵入混凝土的计算模型．经验证,该模型较好地反映实际情况。     

含局部减薄弯头的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法对含局部减薄缺陷弯头建立三维有限元模型,分析了在单一内压作用下弯头的弯曲半径、局部减薄缺陷的尺寸以及位置对塑性极限载荷影响,总结出含局部减薄缺陷弯头的塑性极限载荷的变化规律,得出相同弯曲半径和相同尺寸的局部减薄缺陷位于弯头内拱处时,弯头的塑性极限载荷值最小,位于弯头外拱处时其塑性极限载荷最大的重要结论,为含缺陷弯头的安全评定提供了一定的理论依据.     

高强混凝土纯扭构件强度、刚度研究

通过24根矩形截面高强混凝土构件的纯扭拭验，表明高强混凝土纯扭构件的破坏机理与普通混凝土构件相似．但其脆性特征更明显，钢筋应力不均匀性也较大．本文建立了高强混凝土构件开裂扭矩，极限扭矩及抗扭刚度计算公式，计算值与实测值吻合良好．文中还证明软化空间桁架理论适用于高强混凝土纯扭构件的计算分析．     

预应力砼杆的单元分析

超静定结构中预应力的存在会引起结构次内力,本文对预应力杆单元进行了分析,提出通过直接计算等效结点荷载的方法来计算预应力对超静定结构所产生的次内力,根据虚功原理,引入杆单元的形函数,推导了能计算具有任意预应力筋曲线形状及沿预应力筋纵向具有任意分布的预应力所产生的杆端等效结点荷载的积分表达式。     

空间双圆弧切接矩形弯管的几何分析与计算

空间管道广泛应用于机械、化工、建筑、冶金和造船等工程,在管道设计中,常常要求一种矩形弯管光滑连接两轴线交错管道。本文探讨了这种弯管的连接特点和设计规律,得出了连接条件及有关计算公式,并辅以例题作了验证。本文的结果对矩形管道设计及展开有实用意义,为计算机辅助设计矩形空间管道提供了理论依据。