形状记忆合金管道连接件综述

形状记忆合金具有耐腐蚀性,并且其形状记忆效应能够产生很强的驱动力,可用来制备输油、输气管道连接件,已成为油气输运领域的研究热点。本文总结了国内外学者关于形状记忆合金管道连接件的研究现状,包括Ni-Ti系形状记忆合金管道连接件、Fe基和Cu基形状记忆合金管道连接件;总结了典型的形状记忆合金本构关系模型,以便于形状记忆合金管道连接件的力学性能分析。同时,本文提出了形状记忆合金管道连接件有待于进一步研究的问题,为形状记忆合金管道连接件的推广应用提供参考。     

钢管十字插板连接承载力试验研究及有限元分析

为了研究广东某新建220 kV输电钢管塔交叉斜材连接所采用的十字插板连接形式的受力性能,选用连接处8组足尺连接节点进行承载力试验,连接件形式分别采用普通条形板、角钢、弯折板;结合试验结果,运用ANSYS软件对试件进行非线性有限元分析及参数分析,给出了连接件面积与钢管面积比值、钢管开槽长度与钢管管径比值的临界解。结果表明:该输电塔交叉斜材钢管管径配合下的十字插板连接安全可靠但不够经济,在轴压作用下采用近似等面积的角钢和弯折板连接件形式对节点承载力无影响;连接件面积与钢管面积比值大于临界解时,钢管发生弹塑性失稳破坏,小于临界解时,十字插板连接位置发生破坏。     

非等壁厚矩形钢管混凝土构件抗弯性能研究

探讨非等壁厚矩形钢管混凝土构件的抗弯性能,进行了5根梁的试验研究,主要考虑不同的拉压区钢管壁厚对构件抗弯性能的影响。试验结果表明,非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件具有良好的抗弯承载力和延性,直至试验结束,荷载未出现下降阶段。同时,采用纤维模型数值方法得到了非等壁厚矩形钢管混凝土的受力全过程曲线,计算结果与试验结果相吻合。与等壁厚矩形钢管混凝土相比,相同用钢量下,非等壁厚矩形钢管混凝土构件具有更大的抗弯承载力,并且通过提升混凝土强度与上下壁钢管的屈服强度,能够更加有效地提升构件的抗弯承载力。     

钢管混凝土预埋波纹管浆锚钢筋连接件抗拔性能试验研究

为研究一种钢管混凝土柱内横向预埋金属波纹管内插钢筋后注入高强灌浆料的连接方式的黏结锚固性能,进行24个预埋金属波纹管浆锚钢筋连接件抗拔试验研究,主要考虑金属波纹管直径D、钢筋直径d以及钢筋的锚固长度la等因素对其黏结锚固性能的影响规律。试验结果表明:当锚固长度la=4d时,钢筋在受拉屈服前发生锚固破坏;当la=7d时,钢筋能达到其屈服强度;当la=10d时钢筋能达到其抗拉强度,同时,金属波纹管与钢筋直径的孔径比D/d对黏结性能有显著影响。对试验结果分析可知,钢管混凝土柱内横向预埋金属波纹管浆锚钢筋连接方式构造形式简单、施工高效,具有较好的锚固性能。     

Yield line theory based loading capacity analytical model of bolted endplate connections to square hollow section columns

为研究螺栓端板连接方钢管柱的承载力,进行了11个连接件的单调静力试验,分析了钢管和螺栓的3种典型破坏模式,以及钢管管壁厚度、螺栓列距与直径、盲孔螺栓Hollo-bolt构造等因素对连接件承载力的影响,提出了预测该类连接承载力的改进屈服线计算模型。研究结果表明：螺栓端板连接方钢管柱的破坏模式与钢管管壁厚度以及螺栓列距相关,承载力随钢管厚度以及螺栓列距和直径的增大而增大;通过连接件整体位移和钢管管壁连接面竖向位移与荷载关系,按双线性屈服模型得出的承载力预测值与试验值相近;由连接件试验结果折算得到的预测结果可用于此类节点的屈服弯矩计算。基于屈服线理论建立的连接件承载力的计算模型的计算结果,与试验结果比较,二者吻合较好。     

基于屈服线理论的螺栓端板连接方钢管柱承载力计算模型研究

为研究螺栓端板连接方钢管柱的承载力,进行了11个连接件的单调静力试验,分析了钢管和螺栓的3种典型破坏模式,以及钢管管壁厚度、螺栓列距与直径、盲孔螺栓Hollo-bolt构造等因素对连接件承载力的影响,提出了预测该类连接承载力的改进屈服线计算模型。研究结果表明:螺栓端板连接方钢管柱的破坏模式与钢管管壁厚度以及螺栓列距相关,承载力随钢管厚度以及螺栓列距和直径的增大而增大;通过连接件整体位移和钢管管壁连接面竖向位移与荷载关系,按双线性屈服模型得出的承载力预测值与试验值相近;由连接件试验结果折算得到的预测结果可用于此类节点的屈服弯矩计算。基于屈服线理论建立的连接件承载力的计算模型的计算结果,与试验结果比较,二者吻合较好。     

新型钢筋灌胶搭接连接件受力性能及设计方法研究

钢筋连接技术是影响预制装配式结构发展的重要因素之一,对比约束浆锚连接和套筒灌浆连接等传统连接方式,提出一种新型钢筋连接方式,即钢筋灌胶搭接连接。该方式具有可靠的受力性能,且制作成本低、加工简单,有利于推广使用。进行9组18个钢筋灌胶连接件拉拔试验,研究其在不同钢筋搭接长度、套筒尺寸和钢筋直径影响下的破坏过程和破坏形态,研究结果表明钢筋灌胶搭接连接件受力性能可靠。搭接长度对连接件破坏过程和破坏形态的影响最大,当搭接长度≥12d时连接件表现为钢筋断裂破坏。此外,3个应用该连接件的装配式偏压柱拉拔试验结果表明柱破坏截面均出现在后浇段以外的部分,验证了连接件的可靠性。     

无螺母高强螺栓与端板连接的拉拔性能研究

为研究无螺母高强螺栓与端板连接的拉拔性能,进行了33组连接件的静力拉拔试验,分析了高强螺栓直径、材性、长度以及端板材性、厚度对连接件拉拔性能的影响,提出了反映无螺母高强螺栓与端板连接拉拔性能的三折线理论分析模型。结果表明:螺栓本身的直径、材性、长度等对拉拔性能的影响十分明显;端板厚度、材性等对拉拔性能的影响较小;将通过理论分析模型得出的反映连接件拉拔性能的荷载-位移曲线与试验曲线进行比较,两者吻合良好。     

高强螺栓端板连接抗拉拔性能研究

为研究高强螺栓端板连接件的抗拉拔性能,试验共设计了7个外伸端板连接件试件,并对其进行静力加载试验,其中4个试件采用高强螺栓替代传统的普通螺栓连接。试验对比分析了不同方钢管壁厚、螺栓孔间距、螺栓杆径对连接件抗拉拔承载能力的影响。结果表明:改变连接件中方钢管壁厚、螺栓孔间距和螺栓杆径均可以提高端板连接件的抗拉拔承载能力,其中改变方钢管壁厚对承载力的影响最为显著。且对于5mm和8mm方钢管壁厚试件的最终破坏失效模式不同,具体表现为随着空心方钢管壁厚的逐渐增大,失效模式由钢管连接面失效转变为螺栓断裂破坏。这些研究结果为高强螺栓端板连接件的研究和应用提供了一定的理论基础。     

高层和超高层建筑燃气管道材料及连接方式

分析碳素钢管和不锈钢管的特点及在高层、超高层建筑燃气管道中的适用性。基于管材、管径、壁厚等因素,对比分析焊接、螺纹连接、机械连接、法兰连接。适用于高层、超高层建筑燃气管道的材料为碳素钢管和不锈钢管。高层、超高层建筑燃气管道采用碳素钢管,管道公称直径小于等于50 mm时,推荐使用宽边管件的锥锥配合螺纹连接;管道公称直径大于50 mm时,应采用焊接。高层、超高层建筑燃气管道采用不锈钢管,公称直径小于等于80 mm时,应采用环压式或卡压式连接,推荐使用环压式连接,当使用卡压式连接时,应采用双卡压连接。不建议在高层、超高层建筑燃气管道及设备的连接中使用法兰连接。     

冷弯薄壁型钢单颗自攻螺钉抗剪连接性能研究

为研究中国规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）计算壁厚2 mm以下钢板自攻螺钉连接抗剪承载力的适用性和钢板 非钢板单颗自攻螺钉连接抗剪承载力设计方法,对钢板 钢板、钢板 石膏板以及钢板 定向刨花板（OSB板）连接件共计34个试件进行了试验研究,分析了板材类型、螺钉端距等因素对连接件抗剪承载力的影响,并将中国规范、英国规范和北美AISI S100 12规范计算结果与试验结果进行对比分析,最后提出钢板 非钢板单颗自攻螺钉连接抗剪承载力设计方法。研究结果表明:钢板 OSB板、钢板 石膏板连接件破坏模式为OSB板与石膏板发生承压破坏,且具有明显的方向性;随螺钉端距的增大,试件抗剪承载力有所提高;中国规范GB 50018—2002适用于壁厚2 mm以下冷弯薄壁型钢板自攻螺钉连接抗剪承载力的设计计算,且偏于安全。     

螺栓T形端板连接钢管混凝土柱拉拔性能研究

为研究螺栓T形端板连接钢管混凝土柱的拉拔性能,进行了8组螺栓端板连接件的静力加载试验,得到钢管和螺栓之间存在的3种典型破坏模式:钢管截面破坏、钢管管壁破坏和螺栓破坏,对比分析了螺栓锚固、螺栓种类、混凝土、钢管截面尺寸、管壁厚度和孔距对连接节点拉拔承载力的影响。研究结果表明:螺栓锚固和钢管管壁厚度对承载力的影响最为显著;螺栓相对于钢管壁受力的强弱关系决定了破坏模式,在钢管截面破坏和钢管管壁破坏模式下,连接件的拉拔性能较好,在螺栓破坏模式下则相反。     

可调节误差套筒节点受力性能有限元分析

针对中小跨度单层空间网格结构,提出可调节误差的套筒节点,该节点通过螺纹连接,可重复拆卸与拼装,且能够进行角度误差和长度误差调节,便于安装施工。为研究该类节点的受力性能,基于ANSYS建立节点实体模型,对其进行受拉、受压和受弯有限元分析,考察节点各部件的受力状态和破坏机理。通过参数分析,研究节点焊接球壁厚、接头壁厚、套筒壁厚、内外衬环壁厚和接头间隙等对其承载力的影响规律。研究结果表明：节点薄弱区位于内外衬环连接处;随着焊接球壁厚的增大,节点的受拉、受压及受弯承载力均逐渐增大;接头壁厚增大,节点各项承载力均逐渐增大,但当壁厚增大至接头半径的1/2后,节点承载力基本不变;增大套筒壁厚,节点承载力逐渐增大,但增幅会逐渐减缓;内外衬环最小壁厚对节点的刚度和承载力影响较小;接头间隙的存在对节点的各项承载力和刚度影响较小。     

注浆微型钢管桩桩体力学性能的试验和数值分析

基于塑性损伤模型分析微型钢管桩桩体性能的有限元数值方法,综合对比研究钢管直径d、壁厚t、桩体直径D、长度H以及注浆体水灰比等因素对注浆微型钢管桩桩体力学性能的影响,并借助模型试验验证了数值结果的可靠性,研究结果表明:随着钢管与桩体直径比d/D的增大,微型钢管桩桩体极限承载力相应增加,且d/D为0.28和0.72是微型钢管桩极限承载力发生显著变化的临界值,微型钢管桩桩体以钢管发生屈曲破坏、钢管与外包浆体共同破坏和钢管外包注浆体破坏为主,不同破坏模型下微型钢管桩桩体极限承载力表达式不同;理论计算结果与试验和数值模拟结果吻合较好;钢管直径相同而壁厚增加时,桩体极限荷载值呈线性增大,桩体轴向荷载与轴向应变曲线由壁厚较小时的软化特征逐渐向理想塑性和硬化特征发展;桩径和d/D相同时,注浆体抗压强度降低约45%时,桩体极限承载力仅减少约7.1%,表明提升注浆体水灰比对微型钢管桩桩体承载能力的影响不明显。     

钢筋套筒灌浆连接件受力性能试验研究

钢筋连接技术是影响预制装配式结构发展的重要因素之一。通过对26个套筒灌浆连接件的拉拔试验,研究其破坏过程和破坏形态,分析套筒材料、钢筋直径和锚固长度对筒壁应变的影响。研究表明:套筒灌浆连接件屈服台阶比钢筋的长,屈服强度和极限强度与钢筋没有明显差别,当钢筋应力相同时,钢制套筒筒壁应变值要比铸铁套筒的小。钢筋锚固长度增加,筒壁应变减小;钢筋直径增大,筒壁应变增大。     

轴向循环荷载作用下有矩形缺陷钢管的应变棘轮:数值模型

轴向循环荷载作用下,钢管易产生局部屈曲、起皱及塑性应变。由于反复的开启/关闭和温度变化,海底管道处于加载和卸载循环中。在工作中,由于受腐蚀,壁厚变薄,钢管通常发生材料损伤。建立数值模型,模拟循环荷载作用下有矩形缺陷钢管的棘轮性能。钢管首先受单轴轴向压缩,小幅起皱,随后施加持续轴向循环荷载。采用非线性各向同性/随动(混合)硬化模型,模型各参数通过小型试件的滞回试验获得。钢管棘轮性能的数值结果与试验数据基本吻合。相比于动力性能,表面缺陷对有缺陷钢管的棘轮性能影响更大。基于本模型,还可研究初始应变、应力振幅、加载制度、壁厚和材料硬化属性等因素对有矩形缺陷钢管的棘轮性能和连续塑性屈曲性能的影响。     

基于神经网络和Monte Carlo方法的管道腐蚀可靠性分析

考虑了壁厚、腐蚀长度、腐蚀宽度、腐蚀深度和内部压力等因素对管道缺陷处最大应力的影响,利用神经网络映射管道腐蚀处的应力函数,然后应用Monte Carlo对管道进行了腐蚀可靠性分析。算例表明,利用神经网络映射管道腐蚀处的应力与实测值之间的最大误差为4．8％,应用文中的方法与大型有限元软件ANSYS求得的结构可靠度误差为0．97％．而时间却相差420倍,说明该方法具有较好的计算精度和计算效率。     

网架杆余料焊接后承载力试验研究

利用网架杆下料后剩余的38根Ф89短钢管,采用两种对焊连接（同直径、同壁厚的钢管）方式：一种是两钢管对焊连接;另一种是在两短管连接处内嵌套一根长度为100mm、壁厚与外管相同的短钢管,然后焊接连接。试验结果表明：两种焊接连接方式承受拉力有明显差异,后一种焊接连接方式改变了热影响区的存在形式,减少了马氏体组织的形成,其承载力完全满足设计要求。而第一种焊接连接拉力值偏低,且不能在工程上应用。其次,将网架杆下料后剩余的短钢管应用于工程中,可降低工程造价。     

熔拉工艺对石英管壁厚的影响

合成石英玻璃具有高纯度性能而被广泛应用于光纤、半导体等领域。以合成石英玻璃厚壁管为母材,采用无接触拉管法制备石英玻璃薄壁管,研究加热功率、管内气体流量、母材尺寸对石英玻璃薄壁管壁厚的影响。结果表明,加热功率、管内气体流量与石英玻璃薄壁管壁厚成反函数关系,石英管母材截面积与石英薄壁管截面积近似成线性关系而影响壁厚。     

预制型钢混凝土剪力墙装配式型钢节点连接性能对比研究

为了响应国家大力推行装配式结构战略的号召,在预制装配式型钢混凝土剪力墙结构体系中采用了新型横向连接节点方式——灌浆销栓套筒式装配型钢节点。对于装配式型钢节点连接方式,通过单向拉伸试验和有限元分析的方法,全面分析了锚固长度、套筒壁厚、销栓直径等因素对节点连接性能的影响趋势,以确定该节点连接方式的实用性和可靠性,保证其连接性能在预制装配式型钢混凝土剪力墙结构体系中的发挥。经对比研究发现:有限元分析与试验研究结果拟合度较高,能够相互印证;销栓直径、套筒壁厚、锚固长度均对节点抗拉性能呈正影响趋势,但影响程度依次降低;销栓直径宜为12 mm以上,套筒壁厚宜为5 mm以上,锚固长度宜为70 mm以上;抗剪键直径可以减小直径,并将分段设置变更为环形设置;对比分析结果可以为装配式型钢连接节点设计提供可靠数据支持。