压力钢管加劲环影响及膜应力计算研究

本文用空间有限元法研究了加劲环对钢管环向及轴向应力的影响.分析了不同加劲环尺寸、不同板元尺寸时钢管中面薄膜应力、弯曲应力的变化;对加劲环影响区的范围作了验证.为大HD薄壁压力钢管应力分析提供了合理力学模型及方法.     

未焊透焊接缺陷尺寸对压力明钢管影响的有限元分析

水电站压力钢管在焊接过程中,易形成未焊透缺陷,给压力钢管运行带来不可忽视的危险。为此,基于有限元理论,运用ANSYS软件及其子模型技术,采用控制变量法对某水电站含未焊透焊接缺陷的厂房明管段钢管进行有限元静荷载计算,从应力及应力集中的角度分析了未焊透缺陷的尺寸对明管段钢管强度的影响。结果表明,在模拟尺寸范围内,缺陷处的应力集中系数介于1.32~5.26之间;缺陷处应力及应力集中系数的变化与缺陷的尺寸变化呈现一定的规律;未焊透缺陷长度、宽度、高度三个影响因素中,缺陷高度对结构强度影响最大,在实际工程中应引起高度重视。     

带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道取消伸缩节研究

以某水电站带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道为例,建立三维有限元模型,在分析其承载特性的基础上,论证了取消伸缩节的可行性。结果表明,在正常运行工况下,钢管以环向受拉为主;考虑温度变化后,环向应力基本不变,而轴向拉应力在温升作用下减小,在温降作用下增大;设伸缩节后,伸缩节附近钢管轴向应力的减小使其等效应力反而增大,且由于加劲环的约束和钢管与混凝土之间的摩擦作用,钢管并不随温度变化而自由伸缩,伸缩节起不到减小温度应力和适应不均匀沉降的作用,因此对于带加劲环的地面式钢衬钢筋混凝土管道建议不设伸缩节。     

曲轴疲劳可靠度分析

曲轴强度分析采用安全系数法不能定量反映出安全可靠程度。由于工作应力和疲劳强度均为随机变量,必须运用概率统计方法进行强度分析,可靠性指标能尽量反映零件安全可靠程度。有限元发展,为内燃机结构强度精确计算提供了条件。本文采用四分之一曲拐有限元模型分析曲拐应力分布,找出危险区域;将应力看成载荷及材料强度函数,运用有限差分法,根据应力—强度干涉理论,借助哥德曼图计算曲轴的可靠度。作者认为在曲轴强度分析中可靠性分析比安全系数法更合理、可靠和接近实际。     

矩方法在输电塔可靠度分析中的应用

为研究矩方法在输电塔构件可靠度分析中的应用,以风荷载、覆冰荷载、重力荷载以及材料强度为基本随机变量,引入矩方法对一个典型的500 k V角钢直线塔和转角塔进行了构件可靠度分析。结果表明:矩方法简单、高效,将其运用于输电线路构件可靠度分析切实可行,具有重要的理论意义和工程实用价值;各典型塔主材构件在各组合工况作用下可靠指标基本大于目标可靠指标3.7,转角塔构件可靠指标大于直线塔构件可靠指标。     

考虑非线性强度指标的面板堆石坝坝坡稳定可靠度分析

采用非线性强度指标按简化毕肖普法给出的抗力弯矩和滑动弯矩定义坝坡稳定可靠度分析的功能函数,并应用一次二阶矩法计算可靠指标,提出了一种混凝土面板堆石坝坝坡稳定可靠度计算方法,以某面板坝坝坡为例进行了稳定可靠度分析。结果表明,各工况上、下游坝坡及深层滑动的最小安全系数均满足《碾压式土石坝设计规范》的要求,最小可靠指标除地震工况下游坝坡外都满足《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的要求;安全系数和可靠度计算结果的总体规律一致,但在某些情况下有较大差异。对于重要工程,建议同时进行安全系数和可靠度分析。     

钢管杆塔底部径向与环向组合加劲肋法兰节点设计与有限元分析

输电线路钢管杆塔的塔脚型式通常采用加劲法兰,现行规范将加劲法兰盘扇形区域简化按矩形考虑,大尺寸的法兰因法兰底板过厚、外圈螺栓离管壁远,受力不合理,法兰盘应力集中明显。该文提出在传统加劲法兰构造基础上增加环形加劲肋的新型组合加劲肋法兰连接型式,对该节点的设计进行了系统分析,阐述了组合加劲肋法兰计算理论,有限元分析结果表明：这种法兰构造合理、安全可靠,可用于实际工程。     

柴油机连杆强度分析的新方法

目前,柴油机连杆的强度分析所采用的安全系数法,不能定量地反映安全可靠的程度。由于工作应力和疲劳强度均为随机变量,必须运用概率统计方法进行强度分析,用可靠度指标定量地反映安全可靠的程度。本文以12V180ZL柴油机连杆为例,介绍了连杆可靠度的试验方法和分析步骤,并将计算结果与实际使用中的失效数据进行了对比分析。作者认为采用可靠性分析比安全系数法更为合理、可靠和趋于实际。     

混凝土强度和钢管厚度对钢管混凝土排架结构抗震性能的影响

基于某水电站厂房钢管混凝土排架结构的构造形式和受力特点,建立了其上部厂房排架结构的整 体三维有限元模型,计算了钢管混凝土排架结构的自振频率,并采用时程分析法计算了钢管混凝土排架结 构的地震响应,研究了水平地震作用下混凝土强度、钢管厚度对排架结构抗震性能的影响,以期为水电站 厂房钢管混凝土排架结构设计提供参考。     

含局部减薄水电站压力钢管极限承载力计算公式研究

为了对在役含局部厚度减薄(简称局部减薄)水电站压力钢管进行安全评价,结合试验结果验证了局部减薄管道极限承载力分析方法的可靠性,遴选出极限承载力影响因素为管道跨度、材料强度参数和局部减薄几何参数,揭示了3种影响因素对极限承载力的影响规律,并结合一系列计算数据拟合了剩余强度系数与该影响因素之间的函数关系,建立了以材料强度、局部减薄几何参数为变量的含局部减薄水电站压力钢管极限承载力计算公式。结果表明,含局部减薄水电站压力钢管极限承载力计算公式较B31G-2009、DNV-101、GB/T 19624-2004等规范有更高的计算精度;含局部减薄管道跨度大于1.5倍管道直径时,跨度对管道极限承载力的影响可忽略;局部减薄深度、减薄轴向长度和减薄环向长度对管道极限承载力的影响依次减弱。     

水电站地面明钢管地震响应有限元分析

为探讨明钢管在地震作用下的响应规律,采用有限单元法对正常运行遭遇地震和管道放空遭遇地震两种工况下某水电站地面明钢管进行了时程分析。结果表明,正常运行遭遇地震时明钢管主要产生较大的横向加速度和位移,而在放空遭遇地震时,由于管内无水及垂向限位措施,除了产生较大的横向位移外,管道还将在垂直管轴的竖向产生较大的加速度和位移,导致管道脱离支座向上跳动。由此可见,地震引起的钢管横向滑移和竖向跳动将对其安全稳定运行产生不利影响,建议同时采取横向和竖向限位措施。     

大直径电站钢管整体卷制新技术的研究与应用

通过对大直径电站钢管整体卷制技术研究,针对制造过程中超长钢板组对、翻身、输送、焊接、整体卷制、钢管抓取等工序过程,研制了一组辅助成套设备。在无需起吊设备辅助情况下,该成套设备实现了电站大直径钢管从钢板组对、翻身输送、纵缝焊接、整体卷制到校圆等各工序的一次性整体卷制成型,实现机械化流水线作业。经积石峡水电站压力钢管制造工程应用证明,整体卷制新技术高效、安全、可靠,适宜多种规格钢管电站压力钢管制造生产。     

厦门抽水蓄能电站对称Y型月牙肋钢岔管缝隙值及单位弹抗敏感性分析

为了最大限度地满足岔管的水力需求与结构需求,以厦门抽水蓄能电站为例,根据工程布置,结合地质条件、水力条件、体形设计、运行条件和制作安装等因素,岔管采用对称Y形内加强月牙肋钢岔管,以明管准则限制埋藏式岔管围岩分担率,通过运行工况(埋藏式岔管)三维有限元计算,确定了设计初拟引水钢岔管体形的应力分布,并评判其应力分布合理性。计算结果表明,拟定的岔管体型可满足现行规范的要求。     

柴油机曲轴可靠性辩析

从设计、制造和使用方面对影响曲轴可靠性诸因素做简要分析。根据升降法弯曲疲劳试验结果,用具体失效率下的极限承载能力估算值和安全系数,对曲轴的可靠性进行评价。讨论了评价指标,并提出参考值;同时,根据强度和应力项的分析,指出提高曲轴可靠性的方向。     

复合土工膜防渗土石坝渗流安全监控指标拟定

复合土工膜作为一种质轻、强度高、价廉的防渗材料,应用于大型水库防渗工程时,需监测其防渗效果。以西霞院反调节水库复合土工膜斜墙防渗砂砾石坝为例,根据历史监测资料,考虑库水位、温度、降雨、时效的影响构建渗流统计模型,分别采用置信区间法与典型小概率法拟定膜后渗流安全监控指标。结果表明膜后渗压水位较低,总体上无明显变化趋势,复合土工膜防渗效果明显。采用置信区间法拟定该工程大坝渗流安全监控指标更合理,可实时监测渗流安全状态,提供准确预警,保障大坝安全稳定运行。     

某水电站坝下游面浅埋管设计

位于高海拔、高地震烈度区的引水压力管道选择保温效果好、抗震性能好的布置和结构型式非常重要。通过对坝下游面浅埋管和坝后背管进行技术经济比较,选择坝下游面浅埋管型式布置。采用三维有限元法对比分析坝下游面浅埋管钢衬钢筋混凝土与坝体联合受力、钢衬钢筋混凝土联合受力和钢管外包垫层三种结构型式,分析结果表明,采用浅埋管钢管外包垫层的结构型式时,管道周边坝体、钢衬、外包混凝土、管坝接缝应力、裂缝等均满足要求。研究成果可供类似工程参考。     

Fracture assessment of dented pipes with cracks and reliability-based calibration of safety factor

Mechanical damage, including dents and cracks to pipes, occurs frequently, mainly caused by operational activities and fabrication errors. Structural assessment of dented pipes with cracks is of importance, but reliability-based assessment is necessary to properly account for the uncertainties invloved. This paper proposes a new methodology for calculating the fracture strength of dented pipes with cracks. Comparisons between the predicted fracture strength based on the presented approach and test results are made and good agreement is observed. A fracture reliability model of dented pipes with cracks is predicted. Fracture reliability analysis of a damaged pipe is performed based on a design example and detailed parameter studies are also conducted. Calibration of the safety factor based on the reliability methods is carried out.     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命.但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行.对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与...     

云南省某引水工程穿山隧洞间大流量倒虹吸方案选择

针对云南省某大流量、抗震设防和工程等级高的引水工程经过某河谷时,在该处修建倒虹吸存在的工程技术难题,对倒虹吸布置、管材、支承方式等进行比选,并对过流能力和强度进行计算分析。结果表明,倒虹吸结构布置的最佳设计方案为采用侧向取水和出水,可减少开挖边坡高度及支护量;清除块石砂土、挖深断层、混凝土塞的地基处理措施,能有效解决河谷岸坡较陡和不良地质技术难题;采用明管敷设,工程量较少,工程经济;管材采用钢管,具有承受内外压好、供水安全性高、适应性强、管材管件容易加工的优点;支墩采用滚动和摆柱支墩方式,摩擦力很小。且该结构可行稳定,对类似工程设计具有参考意义。