加劲式压力钢管临界外压数值计算方法

压力钢管是水利水电工程中常见的衬砌类型,其外压稳定性至关重要。为构建加劲式压力钢管临界外压有限元准确计算方法,提出“多环建模、分段约束”的数值求解模型,将计算结果与Mises理论公式、规范公式展开对比讨论;考虑复杂外部约束环境,全面探究加劲环位置不同约束方案对钢管抗外压能力的影响,并基于数值求解方案研究加劲环对钢管管壁临界外压的增强作用及其有效约束长度,结合光面管的屈曲临界外压公式进一步提炼一种新的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法。结果表明：有限元特征值屈曲计算具有较高的准确度,与Mises公式计算结果保持较好的一致性,而规范采用的简化式计算结果会随着钢管屈曲波数的变化与Mises公式存在不同程度的差异;针对采用不同径厚比的加劲式压力钢管,其管壁临界外压随着加劲环位置约束作用的提高而增大,随着加劲环间距、钢管半径与钢管厚度比值的增大而逐渐减小,并当加劲环间距大于20 m后不再发生明显的波动现象,逐渐失去约束作用;本文提出的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法可同时应用于光面管和加劲环管,与相关Mises理论公式、规范公式相比,具有准确性高、计算简单、方便使用的特点,可为实际工程中钢管管壁临界外压计算提供一种新的选择。     

加劲环式压力管道非线性有限元分析及稳定性计算

采用非线性分析理论,对加劲环式压力管道进行了非线性有限元分析,给出了加劲环式压力管道的应力分布规律和混凝土开裂次序,分析结果为加劲环式压力管道的设计和施工提供了参考依据.并采用半解析有限元法对加劲环式压力钢管进行了抗外压稳定性计算分析,结果表明,该加劲环式压力管道是安全可靠的.     

带加劲环埋藏式压力钢管的抗外压稳定性分析

水电站压力钢管作为一种薄壳结构,在承受外压时易发生压屈而失稳,成为某些水电站压力管道钢衬设计的控制因素.目前规范采用明管抗外压的米赛斯公式计算埋藏式加劲环压力钢管的临界外压,将外包混凝土衬砌对管壁的径向约束作用作为安全储备,安全系数略予降低.为量化这种必然使钢管临界外压增大的混凝土衬砌径向约束作用,首先利用非线性屈曲分析按明管定量分析加劲环式压力钢管的临界外压,进而再通过在外包混凝土衬砌和钢衬间设置接触单元考虑混凝土衬砌对管壁的径向约束作用,按埋管分析加劲环式压力钢管的临界外压,然后与按米赛斯公式和赖华金等所推导的公式计算的临界外压进行对比.表明即使混凝土衬砌和钢管间有均匀分布的缝隙,外包混凝土衬砌的径向约束作用也会使环间管壁的临界屈曲外压明显提高,提高幅度可高达50%以上.     

天荒坪抽水蓄能电站厂内明钢管段应力测试与分析

介绍了天荒坪抽水蓄能电站１＃机组压力管道厂内明钢管段在设计压力作用下的应力状况．实测结果表明,在内水压力值８．６ＭＰａ作用下,压力管道的强度安全系数为３．２,加劲环局部的强度安全系数为２．４,满足设计要求．     

设纵肋CFRST轴压柱屈曲性能解析分析与加劲肋设计

钢管宽厚比是限制矩形钢管混凝土构件截面设计的主要因素,为增加钢管宽厚比限值,延缓管壁局部屈曲,可在管壁上设置纵向加劲肋.加劲肋的肋数及尺寸显著影响钢管的承载力及管内混凝土的整体性能.论文建立设纵肋矩形钢管混凝土轴压柱的屈曲分析模型,将问题转化为求解均布荷载作用下加载边和非加载板均为固支边界的设纵肋薄板的屈曲荷载,采用能量法推导出构件屈曲荷载及屈曲系数的解析表达式.根据被加劲板的屈曲模式,提出采用最小加劲刚度比进行矩形钢管混凝土轴压构件加劲肋的设计,并给出相应的计算公式,为加劲肋的肋数、截面尺寸及材料性能设计提供指导.     

水电站巨型加劲输水钢管外压稳定设计方法研究

应用Mises理论和弹性环外压稳定分析理论,同时考虑结构失稳时材料的塑性影响,分析了大型水电站建设中的巨型加劲输水钢管临界失稳时的外压承载力及失稳形态与管径、壁厚、加劲环形状、尺寸、布置间距及材料力学性能之间的关系。应用本文给出的设计曲线和设计方法,可使管身段和加劲环部位管段获得相同或相近的抗外压失稳能力,又可使钢管在承受外压时的稳定性与材料强度安全协调一致,达到安全与经济的合理统一。     

海洋平台组合结构-钢连接节点轴压性能试验研究及有限元分析

为了解决不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上、下组块结构间连接可靠性的问题,在JZ20-2北高点井口平台的基础上,提出了过渡件连接、隔板加劲肋连接和法兰连接3种节点型式.为考察和比较这3种连接节点的轴压力学性能,设计制作了3个1∶4的缩尺模型试件并进行了静力试验.同时,利用有限元ABAQUS对节点进行了非线性分析.有限元和试验的结果表明:过渡件节点、隔板加劲肋节点和法兰节点均能满足海洋平台承载力的设计要求,其中,法兰节点承载力最高,隔板加劲肋节点延性最好.除法兰节点外,过渡件节点和隔板加劲肋节点破坏严重.试件破坏形态主要表现为过渡件、钢管、隔板和加劲肋的屈曲,而不锈钢管中管钢管混凝土外观完好,承载力仍有盈余.     

水电站巨型加劲输水钢管外压稳定设计方法研究

应用Mises理论和弹性环外压稳定分析理论，同时考虑结构失稳时材料的塑性影响，分析了大型水电站建设中的巨型加劲输水钢管临界失稳时的外压承载力及失稳形态与管径、壁厚、加劲环形状、尺寸、布置间距及材料力学性能之间的关系。应用本文给出的设计曲线和设计方法，可使管身段和加劲环部位管段获得相同或相近的抗外压失稳能力，又可使钢管在承受外压时的稳定性与材料强度安全协调一致，达到安全与经济的合理统一。     

PBL 加劲型矩形钢管混凝土不等宽 T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件（PBL ）加劲型矩形钢管混凝土 T 型节点的疲劳性能,进行了 T 型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土 T 型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PB L加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0．4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明：PB L加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PB L加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。     

穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱轴压试验

为了弥补仅设加劲肋和仅设拉杆的方钢管混凝土柱存在的性能不足,本文提出了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱.制作了1个仅设置加劲肋方钢管混凝土短柱和5个穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱,进行轴压试验,并对比分析了试件的破坏过程、破坏形态、承载力、延性等,以及加劲肋、拉杆、钢管壁的应变曲线.结果表明:拉杆直径增大对试件极限承载力的提高有限,但可以提高延性;拉杆纵向间距缩小使核心混凝土受到加劲肋和管壁的约束作用增强,试件的极限荷载和延性均有较大提高.穿孔肋拉杆的设置能增强对核心混凝土的约束作用,提高钢管壁的屈曲强度,延缓了加劲肋与混凝土之间的黏结滑移和变形,提高带肋方形钢管混凝土短柱的极限轴压承载力和延性.研究成果对穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱的研究和实际工程应用有重要的参考价值.     

Manufacturing cost optimization and estimation combined computer of composite-stiffened panels

The primary goal of this study is to fully grasp the production flow of the new processing technologies for manufacturing composite stiffened panels incorporating cost as one of the design variables early in the design process. An approach is presented to determine the optimum process for cost as objective function. A cost estimation model is established based on the integrally molding process. In the model,the cost drivers which are related to the manufacture processes in terms of material,labor,tool and equipment costs are taken into account. At the same time,estimation software combined computer is developed to aid optimization design. A case of manufacturing composite stiffened panels with T-shaped stiffeners is examined. Excellent agreement shows the optimum process for cost is obtained for the composite stiffened panel with cocuring. It is also revealed that the estimation software combined computer is efficient. The estimation methodology is valid to guide design of the manufacturing process for the composite-stiffened panel.     

埋藏式压力钢管抗外压稳定分析

在分析埋藏式压力钢管曲屈失稳破坏及其原因的基础上,提出了防止压力钢管曲屈失稳破坏的预防措施．并对国内外现行埋藏式压力钢管抗外压稳定的计算理论和方法进行了分析比较,编制了相应的计算机程序,大大简化了埋藏式压力钢管的抗外压稳定设计．     

水电站压力钢管明管的可靠度校准分析

采用一次二阶矩法,对我国现行电力行业标准SD144 85"水电站压力钢管设计规范"中明管的可靠度进行了校准分析,初步摸清了现行钢管规范明管的总体可靠度水平,据此提出了作为明管设计依据的目标可靠指标的取值建议,可供明管设计和规范修订时参考.     

钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度公式的探讨

钢衬钢筋混凝土压力管道应用于大型水电站中，一般在设计时都允许混凝土出现裂缝，但对裂缝宽度进行了限制，而实际工程实测值往往超过计算值。结合三峡大比尺结构模型试验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并对今后将进行的裂缝宽度的研究提供了建议。     

前苏联钢衬钢筋混凝土压力管道技术及三峡压力管道的计算复核

前苏联从 2 0世纪 6 0年代中期开始对钢衬钢筋混凝土压力管道进行了较系统的试验研究、理论分析和设计计算 ,提出了设计准则和设计规范 ,总结了丰富的经验 .通过介绍前苏联的钢衬钢筋混凝土压力管道的设计、施工经验 ,阐述了俄罗斯专家对三峡电站压力管道按前苏联规范作复核计算的过程     

钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度计算问题的商榷

钢衬钢筋混凝土压力管道应用于大型水电站中,一般在设计时都允许混凝土出现裂缝,但对裂缝宽度进行了限制,而实际工程实测值往往超过计算值.从裂缝宽度计算看出,董哲仁方法存在不足 如用改进后的董哲仁法对三峡钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝进行计算,其结果更接近实测值.     

三峡电站压力管道大比尺仿真模型加载技术研究

根据三峡电站压力管道仿真材料大比尺平面结构模型是国内外同类模型中规模最大，加载技术复杂的特点，首次研究采用组合压力钢枕施加内压荷载，施压均匀，加载效果好，完成了模型超载破坏试验，取得了规律性好、对三峡工程管道设计具有重要参考价值的成果．     

地下埋管可靠度校准分析

应用《水工统标》推荐的一次二阶矩法,对现行《水电站压力钢管设计规范（ＳＤ１４４ － ８５）》中的地下埋管进行了可靠度水平校准分析．介绍了地下埋管在正常工作情况下的荷载及荷载效应的统计特征、影响地下埋管抗力的因素和各因素的统计参数;分析计算了Ａ３ 和１６ Ｍｎ 钢管在不同荷载效应比和不同围岩承载率时的可靠指标β;讨论了现行规范地下埋管的可靠度水平;提出了地下埋管可靠度低于明管较多,在修订规范时宜适当提高的建议．可供地下埋管设计和修订规范时参考．