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空间结构压杆的套管加固失效模式试验研究

工程力学 2022年第11期39卷 212-221页

作者：曾滨许庆陈映王春林中冶建筑研究总院有限公司北京100088 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

空间结构压杆失稳是结构失效的重要原因之一。利用套管加固空间结构压杆以抑制压杆屈曲,增加构件的极限承载能力和延性。通过对不同壁厚、套管与内压杆间隙和内压杆外伸段长度的12根试件进行轴压试验,得到加固前后试件的极限承载能力、... 详细信息

空间结构压杆失稳是结构失效的重要原因之一。利用套管加固空间结构压杆以抑制压杆屈曲,增加构件的极限承载能力和延性。通过对不同壁厚、套管与内压杆间隙和内压杆外伸段长度的12根试件进行轴压试验,得到加固前后试件的极限承载能力、破坏模式和延性变化。加固后试件的极限承载能力最大提高了147%,且外套管壁厚越大,内压杆外伸段越短,承载力越高;内压杆与外套管间隙越大,承载力略有下降。加固试验中构件的破坏模式由加固前的整体屈曲失稳变化为加固后的整体失稳、内压杆端部外伸段失稳和两种耦合失稳,且壁厚越小,易发生整体失稳,外伸段越长,易发生内压杆端部失稳,间隙对失稳形态影响不明显。此外,加固后试件延性均大于未经加固内压杆,经过合理设计延性指标能够增加一倍以上。

关键词：空间结构压杆套管加固失效模式极限承载力延性

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套管加固后轴心受压圆钢管承载力研究

套管加固后轴心受压圆钢管承载力研究

作者：王杰东南大学

学位级别：硕士

钢结构凭借其轻质高强、造型美观、装配化程度高等优点,在建筑结构中得到了广泛应用。近年来,在国家政策导向和市场需求的推动下,我国钢结构行业发展迅猛。大跨空间结构、高层与超高层建筑、装配式建筑等在蓬勃发展的同时也引起了越来... 详细信息

钢结构凭借其轻质高强、造型美观、装配化程度高等优点,在建筑结构中得到了广泛应用。近年来,在国家政策导向和市场需求的推动下,我国钢结构行业发展迅猛。大跨空间结构、高层与超高层建筑、装配式建筑等在蓬勃发展的同时也引起了越来越多的结构安全问题。结构设计的不合理、构件的老化锈蚀损伤、火灾与地震等自然灾害的发生,以及结构进行改扩建引起的荷载变化等都会给构件和结构带来重大安全问题。因此,对承载力不足的构件进行加固具有重要意义。本文针对某机场航站楼钢屋盖结构因功能提升所造成的部分杆件稳定承载力不足的问题,在已有套管加固方法的基础上提出两种新型套管加固方式:焊接管箍法和抱箍法,以套管加固后的圆钢管构件为研究对象,采用试验研究和数值模拟分析相结合的方法,揭示了两种套管加固方法的加固原理和套管构件的破坏过程,并给出了此类套管加固构件的承载力计算公式。基于背景工程,本文首先对工程中应用的圆钢管截面开展了15个材料力学性能试验和18根套管加固后轴心受压圆钢管构件承载力试验。通过材料力学性能试验,获得了同批次钢材的初始弹性模量、名义屈服强度、极限抗拉强度以及应力-应变曲线。通过套管加固后轴心受压圆钢管构件承载力试验研究,获得了各试件的极限承载力、荷载-轴向位移曲线、荷载-侧向位移曲线、荷载-应变曲线,且给出了套管加固构件的三种不同破坏模式:端部屈曲破坏,整体屈曲和端部屈曲耦合破坏、整体屈曲破坏。基于有限元分析软件ABAQUS,本文建立了各试验试件的数值分析模型,并对各试件的破坏过程进行模拟分析;有限元分析结果与各试件的试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性。在此基础上,利用试验验证的有限元分析模型,对影响套管加固后轴心受压圆钢管构件承载力的多个因素进行分析,包括内管长细比、加固后长细比、刚度比、管箍个数、加固相对长度系数以及管箍尺寸等因素。分析结果表明:对于未加固构件,刚度比和加固相对长度系数对套管加固后轴心受压圆钢管构件承载力和破坏模式具有显著影响。构件破坏模式的不同,进而导致加固后构件的承载力计算公式也完全不同。在焊接管箍法中,对于整体屈曲破坏的构件,采用轴心受压稳定公式进行计算,但需对其内管稳定系数进行修正,利用有限元分析结果对修正系数进行拟合;对于产生端部屈曲和整体屈曲耦合破坏或者端部屈曲破坏的构件,采用极限强度公式进行计算,但需对构件极限承载力进行修正,利用有限元模拟分析结果拟合出修正系数。通过拟合公式计算结果与试验结果的对比,验证了拟合公式的准确性。在抱箍法中,根据其加固原理,构件稳定系数由外套管的长细比确定,利用轴心受压稳定计算公式即可求得构件稳定承载力,通过计算结果与试验结果的对比,验证了该计算方法的准确性。

关键词：圆钢管构件屈曲破坏套管加固破坏模式承载力

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提高探水钻孔套管加固技术措施研究

山东煤炭科技 2019年第11期37卷 172-174页

作者：左龙飞潞安集团司马煤业公司

为了提高采掘工作面探放水钻孔孔口套管安装质量,保证放水安全,探放水队分析1207巷掘进前期探放水钻孔套管加固期间主要存在的问题,通过施工校验钻孔确定钻孔深度为24m,采用"两堵一注"钻孔套管加固施工工艺,并采用注浆及安装"π"型钢棚... 详细信息

为了提高采掘工作面探放水钻孔孔口套管安装质量,保证放水安全,探放水队分析1207巷掘进前期探放水钻孔套管加固期间主要存在的问题,通过施工校验钻孔确定钻孔深度为24m,采用"两堵一注"钻孔套管加固施工工艺,并采用注浆及安装"π"型钢棚进行放水煤壁维护,取得了显著成效。

关键词：探水钻孔套管加固煤屑量法两堵一注煤壁加固

在乌拉尔超深井中对426mm中间套管加固经验

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探矿工程译丛 1995年第1期 16-20页

作者： АГ.,В 白浩

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随岳高速公路圆管涵开裂原因与套管加固技术

山西建筑 2014年第31期40卷 173-175页

作者：何浩旻曲直湖北省交通运输厅随岳高速公路管理处湖北武汉430000

从设计、施工、养护和涵管生产四个方面分析了圆管涵开裂原因,并结合随岳高速公路K114+738套管加固工程案例,总结了实用的圆管涵套管加固施工工艺和质量控制要点,实践表明,圆管涵套管加固技术可以较好地处治管节开裂问题,提高混凝土圆... 详细信息

从设计、施工、养护和涵管生产四个方面分析了圆管涵开裂原因,并结合随岳高速公路K114+738套管加固工程案例,总结了实用的圆管涵套管加固施工工艺和质量控制要点,实践表明,圆管涵套管加固技术可以较好地处治管节开裂问题,提高混凝土圆管涵的抗病害能力,保障高速公路的安全畅通。

关键词：圆管涵涵管开裂套管加固施工工艺

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井口对接长井段套管加固技术

科技资讯 2012年第7期10卷 113-113页

作者：李连峰中国石油大学(华东)机电装备教学实习总厂山东东营257061

介绍了井口对接长井段套管加固补贴技术工作原理及其工艺管柱的结构组成。该技术适用性广,对井深和温度等无严格条件限制,补贴后井径有一定的缩小,但对修井作业不会造成太大影响,在油田的开发后期具有很大的推广价值。

关键词：长井段井口对接套管加固

外套管及刚性预应力撑杆加固受压杆的稳定性分析

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工业建筑 2021年第6期51卷 133-137页

作者：曾滨尚仁杰崔璀许庆徐曼中冶建筑研究总院有限公司北京100088 中船第九设计研究院有限公司上海200063

压杆的承载力大都由稳定性控制而不是强度控制,提高受压杆件的稳定承载力是受压杆件加固的主要目标。钢套管加固受压杆是一种受力明确、施工方便的加固方式,已经被广泛采用,刚性预应力撑杆加固受压杆也是一种减小受压杆应力的加固方法... 详细信息

压杆的承载力大都由稳定性控制而不是强度控制,提高受压杆件的稳定承载力是受压杆件加固的主要目标。钢套管加固受压杆是一种受力明确、施工方便的加固方式,已经被广泛采用,刚性预应力撑杆加固受压杆也是一种减小受压杆应力的加固方法。考虑钢套管与被加固压杆之间通过侧向限位措施保持侧向变形协调一致,利用失稳时压缩应变能释放等于弯曲应变能吸收的条件,得到了钢套管加固后受压杆稳定性承载力的临界值,该计算式同样适用于刚性预应力撑杆加固受压杆的设计计算。利用ANSYS对一算例进行了大变形几何非线性失稳计算,得到了4种不同加载情况下的稳定性荷载临界值,与理论分析值相差不足1%,验证了理论值的正确性,也验证了在外套管与受压杆通过数个节点限位可以满足变形一致的要求。

关键词：压杆稳定套管加固刚性预应力撑杆大变形屈曲

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网架压杆套管约束加固设计方法

网架压杆套管约束加固设计方法

作者：黄亮西南交通大学

学位级别：硕士

随着钢结构的发展,大跨度空间网架结构的应用日益广泛。在实际结构设计过程中,网架设计方法常基于高度优化设计理论,甚至采用满应力设计,使得网架结构在实际使用中,往往因为边界条件、使用条件与设计输入条件出现偏差,从而出现网架结构... 详细信息

随着钢结构的发展,大跨度空间网架结构的应用日益广泛。在实际结构设计过程中,网架设计方法常基于高度优化设计理论,甚至采用满应力设计,使得网架结构在实际使用中,往往因为边界条件、使用条件与设计输入条件出现偏差,从而出现网架结构中的压杆失稳引起结构承载能力不足,严重时,甚至导致结构倒塌,造成重大的人员伤亡和财产损失。因而,研究网架压杆加固具有重要的工程意义。为此,本文对网架压杆套管加固方法进行了有限元参数分析,依据有限元分析结果提出相关设计建议,主要内容如下:1.基于网架压杆加固的研究背景,对不同压杆加固的相关方法进行阐述,着重介绍了套管构件,并进行国内外研究综述,明确了本文的研究方向和研究内容(第一章)。2.基于准静态分析的压杆套管加固的数值分析方法,以现有试验以及试验结果作为参照,通过有限元分析方法结果与试验结果对比,验证了分析方法的可靠性,为开展压杆套管加固分析提供了支撑(第二章)。3.提出压杆套管构件简化力学模型,进行了有限元分析模型建立,并提出相关的设计参数,整理分析计算结果。进行了特征值屈曲分析得到了内管的前六阶屈曲模态及特征值;通过非线性屈曲分析得到内管在考虑初始缺陷的情况下的承载力;对不同长度、厚度套管加固构件以及多段加固、不同螺栓预紧力的套管加固的构件的仿真结果进行汇总分析;研究发现:用长度为内管长度60%、厚度与内管一致的单段、带螺栓预紧力的套管进行加固,综合应力、变形和承载力,加固效果较好,且较为经济(第三章)。4.基于第3章的结果分析以及工程实施的现实需求,针对单段套管加固提出相关设计参数的建议值,并以某水泥厂35.1m网架栈桥加固作为应用案例,分析相关设计参数在整体结构中的应用效果。通过分析荷载因子、加固前后结构应力和变形发现:在套管加固设计方法的建议参数下进行套管加固设计。加固后的结构整体应力水平一定幅度下降,结构整体刚度提升,整体挠度下降明显;结构整体稳定性得到提高,结构承载力上升。整体来看,加固效果较好,验证了套管加固、套管加固设计方法的有效性。为今后的工程实施提供参考依据(第四章)。

关键词：网架结构套管加固承载力分析参数设计方法

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轴心受压钢管构件加固后性能试验

应用基础与工程科学学报 2020年第6期28卷 1460-1469页

作者：黄炳生崔海涛杨放黄泰杰张冉阳南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 南京工大建设工程技术有限公司江苏南京210009

为研究轴心受压钢管构件加固后的力学性能,通过对2根未加固钢管构件、2根套管加固钢管构件和2根黏钢加固钢管构件的轴心受压试验,分析了套管和黏钢加固对轴心受压钢管构件的破坏模态、刚度、延性和承载能力及构件位移特征和应变发展情... 详细信息

为研究轴心受压钢管构件加固后的力学性能,通过对2根未加固钢管构件、2根套管加固钢管构件和2根黏钢加固钢管构件的轴心受压试验,分析了套管和黏钢加固对轴心受压钢管构件的破坏模态、刚度、延性和承载能力及构件位移特征和应变发展情况的影响.结果表明,构件加固前后的破坏模态一致,静载下套管和黏钢加固后钢管构件的承载能力、刚度和延性均有提高.长细比越大,构件加固后屈服荷载和极限荷载提高幅度越大.由于外黏钢板与钢管构件能更有效协同受力,黏钢加固钢管构件承载能力提高效果更好.

关键词：钢管套管加固黏钢加固轴心受压受力性能试验