寒冷地区坝内垫层管运行期温度效应及保温措施研究

为研究寒冷地区温度变化及保温措施对坝内垫层管外包混凝土开裂状况的影响,基于混凝土塑性损伤模型,考虑运行期的温度作用,对某水电站坝内垫层管进行非线性有限元分析。结果表明:由于垫层的铺设,正常运行工况下管道混凝土几乎无损伤,管道表面不会出现宏观裂缝;但在温降工况下管道顶部混凝土损伤较严重,而在温升工况下管道底部混凝土损伤更明显,相应损伤区域的钢筋应力也明显增加;坝面保温板的铺设能够有效降低结构所承担的温度荷载,改善混凝土损伤状况,降低钢筋应力,且随着保温板厚度的增加其作用效果逐渐显著,但当增加到一定程度后,其作用效果趋于稳定,同时考虑投资等工程实际情况,不宜过度增加保温板厚度,建议保温板厚度由裂缝宽度控制。     

全埋式钢衬钢筋混凝土管道与坝内垫层管比较分析

结合某坝后式水电站工程实例,对全埋式钢衬钢筋混凝土管道方案进行了平面非线性有限元分析,比较了不同管坝接缝面连接形式(垫层、冷缝、固结)对结构受力特性的影响.计算结果表明:垫层接缝方案可以有效地减少内水压力传至坝体,冷缝连接方案次之,固结方案最为不利,因此从坝体安全性角度考虑,建议在工程中使用垫层接缝方案.在坝址区域地震烈度较高或者对管、坝混凝土开裂有严格控制的工程中,建议使用坝内垫层管方案,这样不仅可以保证坝体及管道抗震安全,又能使钢管承担更多的内水压力,减少或避免管道及坝体混凝土开裂.     

基于不同地基条件下Hardfill坝的破坏模式及稳定性研究 (研究生论坛）

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,坝体结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显,但是Hardfill坝对于地基的适应能力如何还有待了解,所以对其在不同地基条件上的结构破坏模式与稳定性的研究很有必要。本文采用地质力学破坏模型试验和有限元计算,针对在外荷载作用下Hardfill坝在均质地基以及含有复杂结构面的地基上的破坏模式及其稳定性开展研究。结果显示：在均质地基上Hardfill坝由坝踵首先开裂,并沿着建基面一直贯通直至坝趾处发生整体失稳,超载安全系数较大;在含有软弱结构面的复杂地基上的坝与地基主要在软弱结构面出现塑性破坏,最终沿软弱结构面发生滑动失稳,稳定安全度相对于均质地基较弱。     

(研究生论坛）温度作用后大理岩破裂及强度特性试验研究

温度是影响岩石力学特性的重要因素之一。开展了常温和温度(200℃、800℃)作用后锦屏大理岩的单轴、常规三轴试验,分析了温度作用对大理岩破裂特征及强度的影响规律。研究表明温度作用对大理岩的破裂形式和强度都有较大的影响。单轴压缩条件下,常温下的大理岩试件发生剪切和张拉复合破坏,而200℃和800℃温度作用后的大理岩表现出明显的张拉劈裂破坏特征。常规三轴压缩情况下,常温下的大理岩主要为剪切破坏;200℃温度作用后的试件有剪切、剪切和张拉复合破坏两种不同形式;而800℃温度作用后的试件,则有单剪破坏、剪切和张拉复合破坏、鼓胀破坏三种形式。相对于常温情况,200℃温度作用后大理岩内聚力略有增加,内摩擦角基本没有变化;800℃温度作用后,试件的内聚力大幅度降低,内摩擦略微增加。由于温度作用,岩石破坏形式比较复杂,强度离散性较大。用Mogi-Coulomb强度准则对温度作用后的大理岩强度进行回归分析优于Mohr-Coulomb准则。     

Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire

To predicate the temperature distribution of concrete-filled steel tubes(CFSTs) being exposure to fire,a finite element analysis model was developed using a finite element package,ANSYS.A suggested value of contact thermal resistance was therefore proposed with the supporting of massive numbers of collected test data.Parametric analysis was conducted subsequently towards the cross-sectional temperature distribution of CFST columns in four-side fire,in which the exposure time,width of the cross section,steel ratio were taken into account with considering contact thermal resistance.It was found that contact thermal resistance has little effect on the overall temperature regulation with the exposure time,the width of cross-section or the change of steel ratio.However,great temperature dropping at the concrete adjacent to the contact interface,and gentle temperature increase at steel tube,exist if considering contact thermal resistance.The results of the study are expected to provide theoretical basis for the fire resistance behavior and design of the CFST columns being exposure to fire.     

低温电解磁化渗硫工艺及减摩特性的研究

采用外加磁场对碳氮共渗的20CrMnTi钢进行磁化低温电解渗硫处理,着重探讨了磁化低温电解渗硫工艺的影响因素,特别是添加剂和磁化作用的影响,进而优化工艺参数,并利用摩擦磨损试验研究该渗硫层的减磨特性.结果表明,添加剂K3Fe（CN）6有效降低盐浴粘度,提高电导;外加磁场改善了电解质的分散能力,提高盐浴的电导和稳定性,促进渗硫过程的进行,延长盐浴寿命.外加磁场的低温电解渗硫最佳工艺参数为电流密度0.2 A/dm2,外加磁感应强度0.07 T,添加剂1％K3Fe（CN）6,温度190℃,时间15 min.获得20 μm左右厚度均匀的渗硫层,明显降低摩擦系数并显著提高了工件的抗磨损和抗咬合能力.     

薄壁混凝土结构施工期温控防裂研究

针对施工期薄壁混凝土结构易开裂的问题,阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施.认为薄壁混凝土结构早期的内外温差,后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因,而表面保温和内部水管降温的温控防裂措施是防止这类裂缝的有效措施.结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,通过三维有限单元法对某大型渡槽施工期混凝土结构在该温控防裂措施下的温度场和应力场进行仿真计算,结果显示该防裂措施效果良好,对类似工程具有一定的参考价值.     

基于受热和受力状态的孔型零件变形研究

采用热力学方法推导出稳态非均匀温度场中孔型零件在受力情况下的热变形公式.实验结果表明,孔型零件的受热变形量不仅与其几何尺寸、材料特性有关,还与所处的温度场和所受外力有关,实验结果也证实了所推导的公式是正确的.     

不锈钢板坯连铸温度场及凝固末端位置的研究

采用有限元法计算了不锈钢板坯在连铸时凝固过程中温度场及坯壳的生长随时间的变化，讨论了过热度，拉速及二冷配水量对温度场及凝固末端位置的影响。结果表明，影响铸坯温度场和凝固末端位置的主要因素是拉速和二冷配水，而过热度影响较小。     

连退炉导向辊热凸度对辊形及带钢应力分布的影响

为了更有效地控制连退炉内导向辊热凸度和改善带钢的跑偏及瓢曲变形,以单锥度辊为研究对象,运用MARC有限元软件,定量计算了在加热段和快冷段不同导向辊温差时的导向辊热凸度及其对导向辊辊形和带钢应力分布的影响.研究发现：导向辊热凸度随导向辊温差增大呈直线上升的趋势.在加热段,随着导向辊温差的增大,导向辊产生热凸度后的形状分别为双锥度辊、单锥度辊和“M”型辊,带钢张应力和带钢最大应力分布随着导向辊温差的增大而改变;在快冷段,导向辊产生热凸度后变为双锥度辊,导向辊热凸度会影响带钢张应力值和最大应力值,但不影响其分布.