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机械侵入荷载下格栅用于防护柔性埋地管道的试验研究

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振动与冲击 2019年第7期38卷 218-223,232页

作者：王嘉勇肖成志何晨曦河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401

针对机械侵入荷载下格栅防护柔性埋地管道开展了室内模型试验,综合分析了筋材长度、埋深、间距和层数等参数对加筋效果的影响。试验结果表明:采用格栅防护埋地管道效果良好,模拟机械的钢板侵入体与格栅接触初期,加筋防护效果最为突出;... 详细信息

针对机械侵入荷载下格栅防护柔性埋地管道开展了室内模型试验,综合分析了筋材长度、埋深、间距和层数等参数对加筋效果的影响。试验结果表明:采用格栅防护埋地管道效果良好,模拟机械的钢板侵入体与格栅接触初期,加筋防护效果最为突出;当管道埋深相同且铺设一层筋材防护时,格栅长度由3D(D为管道外径)增至4D或将埋深u由0.5D增至D,钢板侵入相同深度时所需荷载分别增加了9.01%和11.8%,表明增加筋材长度或埋深可有效提高钢板侵入难度;筋材层间距较小时,筋材抵抗侵入荷载的作用良好;管道变形以垂直径向压缩为主,侵入荷载相同时,筋材层数越多,管道变形越小;钢板侵入体从管道正上方贯入时其两侧挤土效应显著,管道环向应变分布规律为管肩(30°～90°、270°～330°)受压,管顶(0°)和管底附近(135°～225°)受拉。

关键词：埋地管道土工格栅模型试验侵入荷载

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静压桩对邻近埋地管道性能影响的数值分析

西南交通大学学报 2018年第2期53卷 322-329页

作者：王嘉勇肖成志何晨曦河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401

为了分析静压沉桩过程对邻近埋地管道性能的影响,基于位移贯入法模拟静压沉桩的二维有限元数值方法,建立了桩-土、管-土接触面并在桩顶施加位移荷载实现动态压桩过程,并综合分析了压桩过程中沉桩深度、桩径大小、管道中心与桩体中心的... 详细信息

为了分析静压沉桩过程对邻近埋地管道性能的影响,基于位移贯入法模拟静压沉桩的二维有限元数值方法,建立了桩-土、管-土接触面并在桩顶施加位移荷载实现动态压桩过程,并综合分析了压桩过程中沉桩深度、桩径大小、管道中心与桩体中心的水平距离以及管道的埋深等因素对管道变形与力学性能的影响.研究结果表明:同等条件下,增加管-桩水平距离,管道水平位移、径向变形和管周应力相应减小,近桩侧管周土体的最大水平应力约为不设置管道时的1.5倍;随着沉桩深度增大,初始使管道产生明显水平位移的临界沉桩深度约为管道上方1 m处,随后管道水平位移呈现先增大后略微减小,并最终趋于稳定的趋势,且当沉桩深度为2倍埋深时管道水平位移最大;管道埋深越大,管道受沉桩挤土效应的影响越明显;当埋深为5倍管径时,沉桩桩径减少25%时管道最大水平位移减少27.8%,表明减小桩径可显著降低沉桩对周边管道性能的影响.

关键词：埋地管道静压桩有限元位移贯入法

静动载作用下柔性埋地管道力学特征与变形性能的研究

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静动载作用下柔性埋地管道力学特征与变形性能的研究

作者：王嘉勇河北工业大学

学位级别：硕士

近年来,管道运输行业在世界各地蓬勃发展,各国埋地管道铺设长度逐年增长,埋地管道已经成为保证人们日常生活正常运行必不可少的部分。然而,伴随着地下管网的多元化和复杂化,油、气、水等管道所造成的安全隐患也越来越受到人们的关注。... 详细信息

近年来,管道运输行业在世界各地蓬勃发展,各国埋地管道铺设长度逐年增长,埋地管道已经成为保证人们日常生活正常运行必不可少的部分。然而,伴随着地下管网的多元化和复杂化,油、气、水等管道所造成的安全隐患也越来越受到人们的关注。由于埋地管道中运输的通常是易燃易爆的危险品和有毒有害的污染物,一旦发生事故不但会导致巨大的经济损失和严重的环境问题,而且极有可能造成人员的伤亡,后果十分惨重。因此,对于埋地管道的物理力学特性进行系统的研究,从而为管道设计和后期防护工程提供理论参考具有重大意义。本文首先基于室内模型试验研究了埋地管道的静力特性,发现静载作用下埋地管道上方各土层沉降相对较为均匀,未达破坏前管道呈椭圆状变形,管壁内、外两侧受力性能呈现拉压相反的特点,管顶“土拱效应”明显。其次,借助有限元软件对静载试验进行数值模拟,验证了数值分析方法的可行性,探索了埋地管道的应力、应变分布特点,并进一步分析了承压板宽度、加载位置、管道初始变形等因素对埋地管道力学性能和变形特征的影响。结果表明:扩大加载范围,整体承载能力线性提高,对埋地管道的影响也更为显著;加载位置距离管道越远,影响越小;管道初始变形对埋地管道整体上无明显影响。最后,针对地表循环动载作用下埋地管道的性能开展模型试验研究,并综合分析了管道埋深、管道壁厚、管道外径、管道材质以及荷载大小、加载频率、加载角度、循环次数等因素对埋地管道整体性能的影响。结果表明:循环动载作用下,管道最佳埋深为4D(D为管道外径);壁厚越大,管道抗变形能力越强;对于材质和公称压力均相同的管道,外径越大,其壁厚也越大,管道越不易发生形变,且聚丙烯(PP)管道抗变形能力强于高密度聚乙烯(HDPE)管道;加载次数相同时,增加荷载水平或减小加载频率对埋地管道的影响更显著;埋地管道顶部对称加载时影响大于非对称加载;与静载作用下相比,循环动载作用下管道上方各土层沉降呈现浅层小、深层大的特点。

关键词：埋地管道模型试验数值模拟静动载力学性能

循环荷载作用下格栅防护柔性埋地管道的性能分析

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岩土工程学报 2018年第10期40卷 1852-1861页

作者：肖成志何晨曦王嘉勇河北工业大学土木与交通学院

交通循环荷载下埋地管道性能与防护是当前研究的重点问题,首先针对格栅加筋柔性管道开展试验研究,分析管道埋深H为3D（D为管道外径）时循环荷载水平和频率、首层格栅埋深、长度、层间距和筋材层数对管道力学与变形性能的影响,试验结果... 详细信息

交通循环荷载下埋地管道性能与防护是当前研究的重点问题,首先针对格栅加筋柔性管道开展试验研究,分析管道埋深H为3D（D为管道外径）时循环荷载水平和频率、首层格栅埋深、长度、层间距和筋材层数对管道力学与变形性能的影响,试验结果表明：首层格栅最佳埋深u为0.4B（B为加载板宽度）,最佳层间距ug为0.5B,最佳铺设长度L为5D;增加格栅层数能显著增强土体,从而有效减少管道变形和加载板沉降;提高荷载水平或降低荷载频率使管道变形、加载板沉降和格栅应变整体显著增加;格栅应变随其与加载板中心的距离增加而减小,格栅中心点应变随循环次数增加呈现先增加后减少的趋势。进而,基于有限元数值模拟分析管道埋深H、加载板宽度B和管径D对管道力学性能的影响,数值结果表明增加管道埋深或减小加载板宽度,管道径向变形减小;同等荷载作用下,减小管径时管道径向变形增大,筋材加筋效果减弱,适当增加管道直径,有利于筋材加筋作用的充分发挥,从而减小管道径向变形。

关键词：土工格栅埋地管道模型试验数值模拟循环荷载

土工格栅防护埋地HDPE管道的变形与力学性能

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西南交通大学学报 2017年第1期52卷 38-44,68页

作者：肖成志王嘉勇杨亚欣周霞河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401

为了深入分析土工格栅加筋防护对埋地管道的减载性能,采用埋地管道上方地表加载板静载试验,综合对比研究了筋材首层埋深、铺设长度与层数及管周土性质和管道埋深等因素对管道变形和力学性能的影响.研究结果表明:当筋材长度由0增至4D(D... 详细信息

为了深入分析土工格栅加筋防护对埋地管道的减载性能,采用埋地管道上方地表加载板静载试验,综合对比研究了筋材首层埋深、铺设长度与层数及管周土性质和管道埋深等因素对管道变形和力学性能的影响.研究结果表明:当筋材长度由0增至4D(D为管道外径)、管周土密实度由45%增至75%、加筋层数由0增至3~4层时,管道上方加载板极限承载力相应地分别增加1.40倍、1.60倍和2.52倍;管道以环向应变为主,应变范围在-1.0%~0.5%之间;相同条件下管道垂直径向变形大于水平径向变形,且当筋材首层埋深为0.4B(B为加载板宽)、筋材长度为4D和筋材层数为3~4时,土工格栅加筋减载防护性能最佳.

关键词：土工合成材料土工格栅埋地管道防护性能静载

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贫铀表面脉冲电镀镍层的腐蚀机理研究

原子能科学技术 2005年第1期39卷 44-48页

作者：王庆富叶宏张鹏程郎定木王晓红王嘉勇中国工程物理研究院四川绵阳621900 重庆工学院材料科学与工程学院重庆400050

利用扫描电镜、X射线能谱仪及电化学测试技术对贫铀表面脉冲电镀镍层的腐蚀机理进行了研究。结果表明:在含50μg/g Cl-的KCl溶液中,首先,在铀表面镍镀层的孔隙处发生腐蚀并逐渐扩展到铀/镍界面;腐蚀产物在界面的积累导致镍镀层开裂;镍... 详细信息

利用扫描电镜、X射线能谱仪及电化学测试技术对贫铀表面脉冲电镀镍层的腐蚀机理进行了研究。结果表明:在含50μg/g Cl-的KCl溶液中,首先,在铀表面镍镀层的孔隙处发生腐蚀并逐渐扩展到铀/镍界面;腐蚀产物在界面的积累导致镍镀层开裂;镍对铀是一种阴极性镀层,铀镍接触发生电偶腐蚀,镍对铀的保护作用基于镍镀层对腐蚀介质的物理屏障,提高镀层的致密性可改善镍镀层对铀基体的抗腐蚀能力。

关键词：贫铀脉冲电镀镍镀层电偶腐蚀核燃料

静载作用下埋地管道数值模拟及其力学性能分析

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防灾减灾工程学报 2018年第1期38卷 22-29,167页

作者：肖成志王嘉勇杨爱克河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401

针对静载作用下埋地管道变形与力学性能,通过有限元数值模拟与模型试验对比分析,验证了有限元数值方法可靠性,进而综合分析了管周砂土相对密实度Dr、加载板宽度B、加载板中心距管道中心水平距离L、管道埋深H和管壁厚度t等因素对管道性... 详细信息

针对静载作用下埋地管道变形与力学性能,通过有限元数值模拟与模型试验对比分析,验证了有限元数值方法可靠性,进而综合分析了管周砂土相对密实度Dr、加载板宽度B、加载板中心距管道中心水平距离L、管道埋深H和管壁厚度t等因素对管道性能的影响。结果表明：增加Dr,管道正上方加载板极限承载力显著增加,相同荷载下管道应变和径向变形相应减小,管道应变以环向压应变为主;同等条件下随着B的增加,加载板极限承载力呈近似线性增加,管道径向变形和应变增长速率明显增加;随着管道埋深H增加,管道正上方加载板极限承载力先增加后减少,并最终趋于稳定,当埋深为3 D时管顶处竖向应力约为无管道时的50%,管顶土拱效应明显;当增加L时加载对管道径向变形和应变的影响持续减弱,二者沿管周的分布规律明显变化;增加管壁厚度可有效抑制管道环向应变,但对管道径向变形和加载板极限承载力无明显影响。

关键词：埋地管道有限元模型试验力学性能静载

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静/动载作用下埋地管道力学性能的试验分析

地下空间与工程学报 2019年第3期15卷 747-754页

作者：肖成志王嘉勇何晨曦河北工业大学土木与交通学院

针对埋地管道开展了静载和循环荷载试验,综合分析了荷载类型、加载角度、管道外径和管道材质等因素对管道力学与变形性能以及管周土压力分布规律的影响。结果表明:静载作用下,管周土中垂直土压力大小与加载位置关系密切,水平土压力受“... 详细信息

针对埋地管道开展了静载和循环荷载试验,综合分析了荷载类型、加载角度、管道外径和管道材质等因素对管道力学与变形性能以及管周土压力分布规律的影响。结果表明:静载作用下,管周土中垂直土压力大小与加载位置关系密切,水平土压力受“土拱效应”影响显著;管道呈现水平向外鼓胀、垂直径向压缩的椭圆状变形,且承压板荷载越大,管道变形越严重,同时管顶“土拱效应”越显著。循环荷载对埋地管道上方土层的沉降影响明显大于静载;改变承压板角度时效果差异明显,当加载范围关于管道轴线对称时埋地管道所受影响显著。对比不同外径和材质的埋地管道,发现当厚径比相同时,管径越大,壁厚越大,弹性模量也越大,管道的抗变形性能也就越好;公称压力相同时,聚丙烯管道抗变形能力强于外径相等的高密度聚乙烯管道。

关键词：埋地管道模型试验循环荷载静载力学性能

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金属铀表面经CO处理后的腐蚀行为研究

核技术 2003年第6期26卷 472-475页

作者：杨江荣邹觉生王海峰王晓红王嘉勇中国工程物理研究院绵阳621900

采用增重法和电化学方法分别研究了金属铀表面经CO处理后在40℃干燥空气中的抗氧化能力和在14mmol/L Cl-溶液中的抗化学介质腐蚀的能力。研究结果表明:金属铀表面经CO处理后,在40℃干燥空气中的抗氧化能力增强;在14 mmol/L Cl-溶液中的... 详细信息

采用增重法和电化学方法分别研究了金属铀表面经CO处理后在40℃干燥空气中的抗氧化能力和在14mmol/L Cl-溶液中的抗化学介质腐蚀的能力。研究结果表明:金属铀表面经CO处理后,在40℃干燥空气中的抗氧化能力增强;在14 mmol/L Cl-溶液中的抗化学介质腐蚀的能力也增强,而且在实验所用CO剂量范围内,金属铀的抗腐蚀能力随CO剂量的增加而增强。

关键词：金属铀 CO 氧化电化学府蚀