板桩加固护岸桩身受力现场试验研究*

板桩侧摩阻力的大小和分布模式对板桩的沉降有较大影响,进而对板桩加固护岸结构的稳定产生影响,桩端至于相对硬土层的板桩护岸结构,对板桩沉降是一项重要研究内容。为了研究加固护岸板桩桩侧摩阻力的分布模式和大小,结合长湖申航道湖州段板桩加固护岸实体工程,通过在板桩预制过程中将钢筋应力计埋入板桩轴心处,完整测试了板桩在凝固硬化过程中钢筋应力计受力情况和护岸荷载施加过程中的板桩荷载传递机制,详细介绍了钢筋应力计的焊接及埋设方式。现场试验结果表明:混凝土凝固硬化过程对埋入板桩的钢筋应力计会产生较大的拉压应力并逐步趋于稳定;施工荷载对钢筋应力计受力的影响较大,在分析护岸荷载施加过程中板桩荷载传递机制时,需要对钢筋应力计进行重新标定;在护岸荷载作用下,桩身的上部轴力变化较大,而中部及下部轴力不仅变化较小而且轴力较大,即桩顶荷载易于向下传递;桩侧摩阻力在靠近桩顶附近得到了较大发挥,在距桩顶0.3 m范围内的桩侧摩阻力约占整个桩身摩阻力的40%;JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》推荐的极限桩侧摩阻力较大,实测最大值仅为推荐值的63.9%。     

钢筋镦粗直螺纹连接技术及其工程应用

钢筋镦粗直螺纹连接技术通过对钢筋端部冷墩扩粗、切削螺纹,再用连接套筒对接钢筋.这种接头技术综合了套筒挤压接头和锥螺纹接头的优点,具有接头强度高、质量稳定、施工方便、连接速度快、应用范围广、综合效益好的优点.通过该技术在某工程中的应用,对比常规的焊接技术,分析了镦粗直螺纹连接技术的特点及试验检测原理,证明该技术完全能代替常规的焊接技术,且强度高,性能稳定,连接速度快,综合效益好.     

框筒式码头结构拉板接头承载力试验研究

新型框筒式码头结构拟采用两种拉板接头,通过混凝土轴向拉伸试验,分析了不同翼缘宽度的工字钢接头、不同钢筋总面积和钢筋直径的钢板+钢筋接头的抗拉极限承载力及破坏形式。试验结果表明,工字钢接头的抗拉极限承载力小于混凝土全截面抗拉极限承载力;钢板+钢筋接头在全部钢筋提供的极限荷载大于混凝土全截面抗拉极限荷载时,接头抗拉极限承载力等于混凝土全截面抗拉极限承载力;钢板+钢筋接头的抗拉极限承载力高于工字钢接头的抗拉极限承载力,框筒式码头结构设计宜采用钢板+钢筋接头。     

直螺纹灌浆套筒钢筋连接技术的试验与应用

针对码头工程中钢筋连接采用焊接、机械连接功效慢的问题,本文研究灌浆直螺纹套筒钢筋连接技术,通过室内拉伸试验,对比不同套筒长度的钢筋锚固系统破坏强度。结果表明：套筒长度与钢筋直径之比大于等于8且锚固系统破坏时,钢筋应力可达360 MPa以上;套筒可根据钢筋的设计拉力和灌浆材料的剪切强度确定。通过工程检验,采用直螺纹套筒灌浆技术可满足码头工程使用要求,提高钢筋连接效率,降低施工期环境污染,该技术可为绿色建造提供思路。     

偏心裂纹缺陷板的应力强度因子和极限拉伸强度分析

疲劳裂纹对船舶结构强度具有不可忽视的削弱作用,在过去的研究中,主要从断裂力学的角度对疲劳裂纹应力场进行分析,而对于静态裂纹板的极限强度的探讨相对较少.本文在有限元计算的基础上对具有偏心裂纹缺陷的矩形板的应力强度因子和极限拉伸强度进行了分析.对于偏心裂纹应力强度因子,在计算方法上有效地简化了文献[5]中提出的大单元有限元计算模型,并且用于分析裂纹偏心度对于应力强度因子的影响.对于偏心裂纹延性板,采用弹塑性有限元进行了大量的组合计算,分析了相对裂纹长度、材料屈强比和裂纹偏心度对板的拉伸极限强度的影响,并给出了方便计算的回归公式.该回归公式包含了多个参数对板的极限拉伸强度的影响,与实验结果吻合较好.     

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ANSYS有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行分析,通过温度场模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律。经对比试验结果,该有限元模型数值计算与试验结果能较好吻合,温度场模拟钢筋锈蚀较理想。对不同直径钢筋影响受压柱承载力和裂缝分布规律进一步分析,结果表明:同等条件下,随着钢筋直径增加,钢筋锈胀力减小,裂缝开裂分布区域发生变化。     

冲击载荷作用下预紧力螺栓强度特性研究

对冲击载荷作用下的预紧力螺栓进行强度分析,对比分析螺栓联接结构在横向冲击和纵向冲击以及不同预紧力和不同冲击载荷工况下的螺栓强度和结构响应,验算了某舰用汽缸在冲击载荷作用下的螺栓强度。研究表明,螺栓联接在冲击载荷作用下,螺栓的应力响应随着预紧力的变化而变化,且受剪螺栓的预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大;受拉螺栓的强度会随着其预紧力的增大而变薄弱;同时受剪拉作用的螺栓,当预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大。     

洋流作用下悬浮隧道动力学行为试验研究

本研究根据相似准则和试验条件设计试验模型。在试验模拟的1节悬浮隧道管段上分别布置2组和3组锚索支撑，测试在不同流速条件下，悬浮隧道管体结构的环向应变、轴向应变及张力腿锚索的轴力。根据试验结果，初步分析悬浮隧道应力的空间分布特征和张力腿的轴力情况；给出在相同环境条件下，张力腿锚索数量对结构应力的影响、洋流速度对悬浮隧道管段结构变形和张力腿轴力的影响关系等。     

幂律非牛顿流体在偏心圆环管中流动和传热的数值计算

以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式的幂律非牛顿流体为研究对象。针对幂律非牛顿流体的表观黏度随剪切速率变化且计算过程有别于牛顿流体的问题,运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散。采用有限体积法对幂律非牛顿流体在偏心圆环管中的充分发展层流流动和传热进行数值计算。计算结果表明流体的幂律因子对流动的影响较大,但对传热的影响受到到偏心率的影响。流道偏心会引起圆环通道内速度和温度的周向分布不均匀,且偏心程度越严重,周向分布不均匀性越强烈。     

不同应力状态下钢筋混凝土梁加速腐蚀试验研究*

开展了不同应力状态下钢筋混凝土梁电解液加速腐蚀试验,研究了加速腐蚀试验中通电时间、钢筋腐蚀率和荷载水平等外界条件对试验构件力学性能的影响,分析了钢筋锈蚀过程中梁截面应变变化和锈蚀裂缝产生情况,为进一步开展应力状态下钢筋混凝土梁的研究提供了试验参考。     

海洋石油161外输滚筒旋转接头软连接装置设计应用

针对海洋石油161外输滚筒存在对中精度不够,影响旋转接头寿命,并存在原油泄漏等问题,设计旋转接头软连接装置.该装置有效地降低了外输滚筒旋转法兰的对中精度要求,同时降低外输滚筒制造成本,并有效地降低了法兰偏心、管道应力及振动对旋转接头的影响,延长了旋转接头寿命,增加了整套系统的操作安全性能.     

养护期内钢筋混凝土梁钢筋应力的测试与分析

在养护期内,钢筋混凝土梁中钢筋应力受到很多因素的影响,通过试验表明各种因素综合的结果是使钢筋产生压应力,主要原因是混凝土收缩导致钢筋受到压缩,且压应力的最大值可达17.6 MPa。     

基于幂次强化的海底管道极限承载力

基于幂次强化模型,给出了内压和轴力作用下海底管道极限弯矩承载力计算方法,并给出了极限承载力理想弹塑性模型解析解,编制了海底管道极限承载力计算程序BCP。通过算例,研究了内压和轴力对幂次强化海底管道极限弯矩承载力的影响规律,并与试验结果进行了对比,验证了解析解的合理性,可以为海底管道的结构强度设计和安全评价提供参考。     

港口工程高强钢筋混凝土梁受剪极限状态分析

通过对配置HRBF500高强钢筋的混凝土梁在集中荷载作用下的受剪试验,并依据《水运工程混凝土结构设计规范》条文规定,研究该高强钢筋在港口工程混凝土受剪构件中的应用。试验观测构件斜裂缝开展规律及破坏形态,采集构件不同状态时的荷载数据。依据《港口工程荷载规范》条文规定,并引入荷载长期影响系数,分析构件斜截面极限承载力及正常使用极限状态斜裂缝宽度。研究结果表明,配置高强钢筋的混凝土梁斜向开裂规律与普通梁基本相同,其钢筋强度可以被充分利用,基于水运规范所得极限承载力和考虑荷载长期影响的正常使用阶段斜裂缝宽度满足要求,且有较好的安全储备。     

焊接结构多轴疲劳寿命预测结构应力法

海洋工程焊接结构形式复杂且遭受随机波浪载荷作用,焊接接头多数处于多轴疲劳状态,而目前工程上主要采用基于单轴疲劳理论和试验的方法预测结构的疲劳寿命。为了提高焊接结构疲劳寿命预测的准确性,文章提出了一种评估焊接接头疲劳强度的新型结构应力法,并与临界面理论相结合,能够用于实际焊接结构的多轴疲劳寿命预测。通过对国际上已公开发表的疲劳试验数据进行有限元分析,证明了文中提出的结构应力法比传统的热点应力法具有更高的精度,以及该方法应用于焊接结构多轴疲劳寿命预测的可行性。最后,应用该方法对一个T型管节点进行了多轴疲劳寿命计算。     

大直径PHC桩竖向承载力分布的试验研究

结合某跨海大桥桩基试验项目,对4组大直径PHC桩进行了竖向承载力静载试验,并通过桩身预埋的应变式钢筋计测试桩身轴力分布.试验结果表明,随着桩端土层刚度的提高,单桩极限承载力也将进一步增大,因此对于大直径PHC桩,也应选择较好土层作为持力层;随着桩顶荷载的不断增大,桩端阻力分担荷载所占的比例也逐渐增大,表明大直径PHC桩呈端承摩擦桩的承载性状;对于桩端持力层较好,而上覆软弱土层较厚的大直径PHC桩,尚应考虑上部土层侧摩阻力软化现象的影响;尽管大直径PHC桩桩身刚度较大,但在设计工作荷载下,此次试验的桩顶实测沉降主要由桩身压缩引起.     

超声冲击方式对焊接接头表面残余应力的影响

以12 mm厚Q235焊接试板为研究对象,采用不同超声冲击方式对其处理,并利用盲孔法研究超声冲击方式对接头表面残余应力的影响.研究结果表明:焊缝内部道层冲击的方式可以有效降低接头表面残余应力;各层均冲击的方式可以进一步降低接头表面残余应力,残余应力呈现较小的拉、压应力状态;焊后表面冲击的方式在高冲击强度下可以在表面形成较大的压应力.     

2A21铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与分层性能研究

采用搅拌摩擦焊焊接19 mm的2A21铝合金,焊后观察并分析了接头不同区域的微观组织,通过接头的拉伸试验和显微硬度测试评定接头的力学性能.结果表明:轴肩影响区和焊核区组织均为细小致密的等轴晶,在靠近焊核区底部的后退侧出现了晶粒大小不一的部分重结晶区;拉伸试验表明上层接头的抗拉强度最高,为348 MPa,达到母材强度的76.5%,断裂位置在后退侧轴肩影响区和热机械影响区分界处;下层接头的抗拉强度最低,断裂位置在部分重结晶区;接头横截面显微硬度分布整体成"W"状,焊核硬度值最高,热影响区硬度值最低,焊缝上部硬度高于焊缝下部.     

考虑非对称剖面中和轴偏转的改进Smith法研究

简化逐步破坏法(Smith法)是目前相关船级社规范推荐的船体极限弯矩计算方法之一,其计算精度取决于中和轴位置和单元应力-应变关系的计算精度。针对目前规范中单一的“力平衡准则”无法有效考虑非对称剖面(含破损状态)中和轴偏转的问题,文章在力平衡准则的基础上,进一步考虑剖面的力矢量平衡准则,结合多目标粒子群优化算法(MOPSO)研究建立了一种非对称剖面中和轴确定方法,在此基础上改进了现有的Smith法,以实现非对称剖面的极限承载能力分析。以Dow1/3护卫舰模型为例,开展了完整正浮工况和多个破损横倾工况的极限弯矩计算。结果对比分析表明:对于受损船舶,中和轴偏转对剖面弯矩有显著影响,基于PSO的中和轴确定方法具有较好的自适应和计算精度。     

非杆件大体积混凝土结构内力及配筋计算合理性分析

针对非杆件大体积混凝土结构设计领域,以柳江红花水利枢纽复线船闸混合式闸室边墩墙为例,对传统手算法、有限元法关于内力及配筋计算进行对比分析。结果表明,有限元应力积分法求弯矩适用于传统杆件结构,闸室边墩墙作为非杆件体系大体积混凝土结构,截面高度大,受压区范围占比大,中性轴偏向受拉区,按应力积分法求弯矩,弯矩值偏大;传统手算法与有限元应力积分法计算内力,按矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力进行配筋计算,所需受拉钢筋量多,不经济;有限元弹性应力图形法分析受拉区混凝土拉应力,产生的拉力完全由受拉钢筋承担,按非杆件体系钢筋混凝土结构配筋计算原则,实际配置受拉钢筋量合理、经济。