单桩风机灌浆套管连接段受力分析

灌浆套管是指由内钢管、外钢管以及中间的灌浆形成的统一整体。目前,该连接形式应用广泛,但研究尚不充分。本文以海上桩式风机灌浆套管连接段为研究对象,分析其在弯矩和剪力共同作用下,连接段接触压的分布以及应力集中系数的大小。首先,推导了灌浆套管在外荷载作用下连接段接触压的理论计算公式;其次,利用ANSYS对灌浆套管进行了数值模拟,将数值模拟的结果与理论分析值进行对比,以此来验证理论分析;最后,通过一系列的变参数计算,发现了相关参数对应力集中现象的影响规律,并提出了应力集中系数SCF的计算公式,对海上风机单桩基础结构设计具有一定的参考价值。     

海上风机导管架支撑结构灌浆连接段数值分析北大核心

采用有限元数值模拟对海上风机导管架支撑结构灌浆连接段进行几何参数分析,研究压弯设计荷载作用下几何参数对连接段力学性能的影响。参数分析表明,在位移方面,灌浆连接段的长度,套管厚度和桩管厚度通过改变连接段线刚度影响最大横向位移以及最大竖向位移。在应力方面,钢管厚度显著影响钢管的最大Mises应力,灌浆长度不直接影响钢管最大Mises应力;灌浆长度、钢管厚度不显著影响浆体的Tresca应力,浆体厚度影响浆体最大Tresca应力,且浆体厚度有最优值。该研究成果为海上风机导管架支撑结构灌浆连接段的设计提供一定的技术参考。     

海上风机导管架支撑结构灌浆连接段数值分析

采用有限元数值模拟对海上风机导管架支撑结构灌浆连接段进行几何参数分析,研究压弯设计荷载作用下几何参数对连接段力学性能的影响。参数分析表明,在位移方面,灌浆连接段的长度,套管厚度和桩管厚度通过改变连接段线刚度影响最大横向位移以及最大竖向位移。在应力方面,钢管厚度显著影响钢管的最大Mises应力,灌浆长度不直接影响钢管最大Mises应力;灌浆长度、钢管厚度不显著影响浆体的Tresca应力,浆体厚度影响浆体最大Tresca应力,且浆体厚度有最优值。该研究成果为海上风机导管架支撑结构灌浆连接段的设计提供一定的技术参考。     

考虑偏心误差的灌浆连接段受弯承载力研究

为研究偏心误差对海上风机灌浆连接段受弯性能的影响,完成了3根灌浆连接段四点弯曲静力加载试验,对比竖向荷载-挠度曲线、纵向应变分布等。同时采用ABAQUS进行有限元数值分析,通过比较破坏形态,荷载-位移曲线,验证模型的合理性。研究结果表明,在纯弯矩作用下,灌浆连接段最终破坏模式为套管受弯破坏并伴随局部屈曲,试件受拉侧浆体端部出现径向裂缝,同时还观察到浆体与钢管接触面张开。对该连接段进行有限元参数分析,考察灌浆材料强度、钢管材料屈服强度、偏心距和套管厚度对其受力性能的影响。试验与数值分析结果均表明在现有偏心距范围内,偏心误差对灌浆连接段受弯承载力影响有限。而钢管屈服强度和套管厚度会显著影响连接段的荷载-位移曲线。钢管屈服强度的增加会显著提高其承载力,而随着套管厚度的增加,破坏模式转为桩管受弯破坏,承载力小幅增长。     

Bending behavior of grouted connections considering eccentricity errors

为研究偏心误差对海上风机灌浆连接段受弯性能的影响,完成了3根灌浆连接段四点弯曲静力加载试验,对比竖向荷载-挠度曲线、纵向应变分布等。同时采用ABAQUS进行有限元数值分析,通过比较破坏形态,荷载-位移曲线,验证模型的合理性。研究结果表明,在纯弯矩作用下,灌浆连接段最终破坏模式为套管受弯破坏并伴随局部屈曲,试件受拉侧浆体端部出现径向裂缝,同时还观察到浆体与钢管接触面张开。对该连接段进行有限元参数分析,考察灌浆材料强度、钢管材料屈服强度、偏心距和套管厚度对其受力性能的影响。试验与数值分析结果均表明在现有偏心距范围内,偏心误差对灌浆连接段受弯承载力影响有限。而钢管屈服强度和套管厚度会显著影响连接段的荷载-位移曲线。钢管屈服强度的增加会显著提高其承载力,而随着套管厚度的增加,破坏模式转为桩管受弯破坏,承载力小幅增长。     

海上风机基础灌浆连接段压弯性能有限元分析

灌浆连接段在海上风机支撑结构中得到了广泛运用。由于灌浆连接段独特的几何构成,其内部浆体的变形和应力状态难以用试验方式得到。因此,基于已有试验结果,利用有限元软件ABAQUS对灌浆连接段试件在压弯荷载下的力学性能进行了分析。将有限元分析结果与试验结果对比,从试件破坏形态、荷载-位移曲线和钢管纵向应变分布三方面验证了有限元模型的可靠性。基于有限元分析结果,对灌浆连接段浆体及钢管的应力分布和变形进行深入分析,进而得到了灌浆连接段压弯荷载的传递机理。研究结果表明:灌浆连接段主要通过形成灌浆料斜压短柱来将荷载从套管传递至桩管,且钢管的破坏先于灌浆体。     

剪力键形状对海上风电场灌浆连接段影响

研究了在轴力作用下,三种常见不同形状剪力键（矩形、三角形、半圆形）灌浆连接段的受力分析与疲劳效应比较.得出在轴力作用下,剪力键处受力产生应力集中,且灌浆连接段端部剪力键处受力大,中间受力小.在轴力作用下三角形和矩形剪力键灌浆连接段受力分布相对均匀,半圆形剪力键灌浆连接段受力分布相对不均匀,在灌浆连接段端部剪力键处容易产生较大应力集中,对轴向和疲劳承载不利.本文可对轴力为主的海上风电基础连接和其他类似结构提供参考.     

轴力与双向弯矩作用下方钢管焊接球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”结构中采用了连接方钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点。文献[1]系统研究了方钢管焊接球节点在轴力与单向弯矩作用下的承载能力并建立了实用计算方法。本文进一步对轴力与双向弯矩作用下的这类节点进行深入研究。对轴力与双向等弯矩共同作用的节点,通过有限元分析、试验研究以及简化理论解三条途径,系统研究其受力性能,并提出节点承载力的实用计算方法。而对双向任意弯矩作用的情况,提出了对单向弯矩及双向等弯矩两种情况进行线性插值的简化计算方法。     

预应力灌浆套管连接的结构性能研究

灌浆套管连接最早应用在海洋平台基础部分的连接,其最初目的是减小钢管挠曲并防止钢管腐蚀,但研究表明该连接具有良好的结构受力性能,实际使用过程中通常引入预应力以提高其承载性能。灌浆套管连接作为一种区别于焊接、栓接和铆接的新型连接方式,施工方便、可拆换,轴向荷载下通过三向受压的水泥环受剪传递荷载。本文总结了近40年在海洋平台、风力涡轮机和结构工程中灌浆套管连接的研究成果,结合试验数据对其影响因素进行了讨论,分析了不同构造措施下可能出现的破坏模式,并对不同研究者给出的设计公式进行了介绍。研究结果表明,灌浆套管连接在静力荷载下有较高的承载力和很好的延性;在低周往复荷载作用下滞回环饱满,有良好的耗能能力;在火灾下内外管温差较大,造成预应力损失,但依然能保持良好的延性,火灾下的灌浆套管连接的破坏有利于主体结构温度应力的释放。     

海洋风电轴向低周反复荷载数值仿真探究

针对海上风机基础结构，根据灌浆连接段长度、剪力键及灌浆连接段形状，建立“较短无剪力键”、“较短有剪力键”、“较长有剪力键”、“锥形有剪力键”4组试件模型，区分低速（2kN／s）、高速（6kN／s）两种加载速率，进行了轴向低周反复荷载作用下的数值仿真研究，探究在轴向低周反复荷载作用下的承载能力及变形能力，给出模型在轴向低周反复荷载作用下的荷载一位移曲线及相应的极限承载力和极限变形能力。以期为海上风电电机基础设计提供参考。     

树状结构四分叉铸钢节点受力性能分析

结合某实际结构工程,对四分叉铸钢节点进行有限元分析。首先建立考虑管径、壁厚、倒角半径、分叉角度等因素影响的计算模型,然后应用ABAQUS计算节点在轴力、弯矩、剪力复合作用下的复杂应力、变形分布以及应力集中现象,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置,计算节点的承载能力以及安全储备,并对不同工况下节点受力性能进行对比分析,确定影响节点失效的主要因素。研究结果表明:工程中使用的节点在应力、变形、承载力等方面基本一致,极限荷载约为设计荷载的32倍,具有较大的安全储备;弯矩对节点最大应力值的影响显著,并且影响节点最大应力出现的位置。在实际应用中,尽量使节点受力以轴力为主,以提高结构可靠性。     

预应力混凝土斜拉桥肋板式主梁截面应力分布及有效宽度研究

本文对肋板式截面主梁节段进行了模型试验研究及有限元分析。探讨了在拉索力、预应力及桥面荷载作用下主梁截面局部及整体的应力分布规律，给出了轴力及弯矩作用下截面应力传递角度及有效分布宽度，为肋板式截面斜拉桥的设计与施工提供了科学依据。     

新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱受力性能

对新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱在轴压和横向水平力作用下的承载力、裂缝、应力和应变分布等进行了分析,绘制了柱顶的荷载一位移曲线,并与现浇整体柱进行了对比分析,分析结果表明,齿数、齿高对预制混凝土干式齿槽连接框架柱承载能力有重要影响,最后提出了相应的构造建议。     

新型插入式网壳结构节点压弯性能分析

毂型节点连接是空间单层网壳结构主要的节点连接形式之一。对空间单层网壳结构进行模拟仿真分析时,连接节点通常按刚性节点处理,杆件除承受轴力外,还承受较大的弯矩,但是目前相关规范对此类结构尚无设计方法。采用理想弹塑性应力-应变关系和von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性与接触非线性的影响,建立了毂型节点的有限元模型,对其在轴力与弯矩共同作用下的受力性能进行了大量非线性有限元仿真计算,进而得出极限弯矩与极限轴力对节点极限承载力的影响。     

全装配式混凝土墙板结构的竖向接缝研究

目前国内装配式混凝土结构规程和标准中对于竖向接缝荷载效应的计算方法都少有提及,而竖向接缝承载力计算公式的研究却比较多。对于竖向接缝而言,只知道其承载力而未知其荷载效应,则无法判断其是否安全。根据组合梁荷载效应的计算方法来研究全装配式混凝土结构竖向接缝荷载效应的计算方法,在弯矩作用下,根据平截面假定,两片墙体不仅受到按其各自刚度分配得到的弯矩的作用还受到附加轴力的作用,分配得到的弯矩和附加轴力共同作用下的应力图与总的弯矩作用下的应力图一致;竖向接缝的荷载效应为弯矩以及轴力作用的效应之和。建立一种新的竖向接缝连接形式,并通过对相关内容的研究,提出一个承载力计算公式。     

销轴连接转动性能的有限元分析

销轴连接是一种常见的铰接连接形式,其转动性能直接影响到结构的传力形式及设计计算的准确性.通过建立二维ABAQUS模型,定义名义弯矩值,定量分析转动角度、摩擦系数、荷载水平和耳板孔与销轴间间隙等对典型的销轴连接转动性能的影响.有限元分析表明：荷载水平较低时,转动引起的名义弯矩值不随转动角度增大而变化.当荷载水平较高时,名义弯矩随转动角度增大而变大;摩擦系数较小时,名义弯矩值随着荷载水平增大而变大.随着摩擦系数增大,名义弯矩值随着荷载水平增大先变大后减小,且其峰值随摩擦系数增大而变大,所对应的荷载水平减小;随着耳板孔与销轴之间的间隙增大,名义弯矩峰值先变小后变大.合理选取间隙,可以改善销轴连接的转动性能.     

轮扣式钢管支架节点插头抗拔脱性能分析

为研究轮扣式钢管支架节点在实际使用过程中的连接可靠性,本文介绍了轮扣节点的构造特点、分析了节点简化模型在轴力和弯矩作用下插头的受力情况,并运用ansys模拟了极限拉应力和极限正弯矩作用下插头的反应,同时,设计试验测试了四种平面框架在单侧水平荷载作用下和反复水平荷载作用后插头的抗拔力。经过分析,发现不加设插销的轮扣节点插头抗拔性能满足正常使用要求,可以简化施工过程。得出了插头在各种受力过程中的反应,并可以采取构造措施提高节点连接安全性能。     

某游泳馆树状结构两分叉铸钢节点静力性能及倒角半径影响研究

某游泳馆采用3D3S结构设计软件进行整体建模计算,通过此工程中应用树状结构两分叉铸钢节点,以其轴力、弯矩、轴力和弯矩共同作用三种工况下节点的应力为分析对象进行计算,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置;研究不同倒角半径对节点受力性能的影响,得到了圆角化处理可以避免节点产生应力集中、内力形式影响最大应力值与最大应力出现位置以及选取适当倒角半径可以显著地降低节点的应力集中等结论。     

考虑二次补浆影响下钢筋半灌浆铸造套筒灌浆连接性能试验研究北大核心CSCD

为研究半灌浆铸造套筒在二次补浆影响下的钢筋连接性能,对18个半灌浆铸造套筒接头试件进行单轴拉伸试验研究。将二次补浆量和钢筋直径作为主要试验参数,对半灌浆套筒连接接头的失效形式、抗拉性能、套筒外表面应变分布形式以及套筒内灌浆料的损伤深度进行研究。分析结果表明,试件在拉伸荷载作用下的破坏形式均为钢筋被拉断;螺纹与灌浆料交界处是整个套筒轴向应变和环向应变最大的位置;在荷载作用下端部灌浆料具有一定程度的损伤,平均损伤深度约占套筒总长度的7.58%;二次补浆对试件的极限承载能力影响可以忽略。采用屈服比、强度比和延性比三种指标对接头的连接性能进行评价,结果表明,所有试件均满足规范要求,连接性能良好。     

方钢管焊接空心球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”采用了一种新型的多面体空间刚架结构,杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管,节点则主要采用焊接空心球节点。本文系统研究在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力。建立了采用理想弹塑性应力-应变关系、Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的有限元分析模型,并对承受轴力、弯矩及两者共同作用的方钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析。对轴力和弯矩共同作用的焊接球节点,其轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数(包括空心球的球径、壁厚及钢管边长)无关。对若干典型节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的正确性。还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。最后,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果,建立了轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接球节点承载力的实用计算公式,其中,对轴力和弯矩共同作