热应力作用下LNG储罐外罐裂缝及失效时间分析

对于大型液化天然气储罐,内罐泄漏时,由于内外表面温差产生的巨大热应力对于外罐裂缝开展及储罐失效有非常重要的影响。为了获得外罐裂缝的开展规律以及储罐失效时间以便指导实际工程的设计与维护,利用传热学与弹塑性力学相关理论,提出了一种应力叠加方法,近似计算在内罐泄漏时外罐出现裂缝的内外温差,并且结合数值模拟结果进行对比分析,验证理论方法的准确性,确定裂缝开展规律,最终求得内罐从最不利泄漏点开始泄漏到外罐内侧混凝土开裂的储罐失效时间。结果表明:①内罐泄漏时,热应力巨大,不可忽略,热应力和其他荷载共同作用导致外罐产生大量裂缝,裂缝首先在外罐顶部内表面产生,并迅速向外表面开展,最终贯穿罐顶,导致储罐失效;②首次求得了储罐从内罐开始泄漏到外罐产生裂缝的最小时间,在此时间内采取有力措施及时处理,对控制事故发展、避免发生严重灾害具有重要意义。     

钢筋位置和钢筋排布对钢筋混凝土梁锈胀规律的影响

钢筋混凝土结构在受到氯离子等侵蚀介质的作用后,往往会发生不同程度的钢筋锈蚀乃至保护层剥落,而这一系列腐蚀行为又受到包括荷载条件、混凝土自身性质、养护条件等众多因素的影响,并且尚未形成较为一致的理论体系。基于腐蚀电化学、断裂力学和扩展有限元相关理论,以COMSOL MULTIPHYSICS多物理场耦合软件和ABAQUS非线性力学分析软件为数值工具,综合考虑腐蚀过程中的温度传递、水分运输、氯离子运输和结合作用,着重研究了钢筋位置和钢筋排布影响下的锈胀规律。结果显示:角部钢筋不仅侵蚀效率高于中部钢筋,在去钝化水平、电化学反应及锈胀开裂上两者也存在较大差距;不同腐蚀阶段的开裂情况相差较大,在保证一定的受力性能前提下,钢筋排布方式对裂缝扩展和贯通情况造成的影响不可忽略,经过对比分析得知最危险钢筋排布方式为钢筋直径d与钢筋间距S之比d/S=0.32。     

走滑断层作用下埋地天然气管道性能分析

依托中亚天然气管道D线穿越F8活动断裂带工程,采用有限元研究方法,研究冻土区埋地管线在走滑断层位移作用下的变形问题。结果表明,随着断层位移增加,管道的变形和弯曲程度增大,管道在断层两侧存在应力应变集中。管道径厚比和内压对管道变形应变存在一定影响。     

氯离子侵蚀下异类钢筋的腐蚀行为

为了比较钢筋混凝土结构中光圆钢筋与带肋钢筋在腐蚀过程中的差异,以氯离子侵蚀为脱钝机制,根据相关腐蚀电化学原理,使用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS进行模拟;模型不但耦合了基于电化学、氯离子、温度和水分的多物理场,还对钢筋的去钝化行为和腐蚀速率进行了分析。结果表明:同种工况下、同种规格的两种钢筋中,带肋钢筋的去钝化时间更短,优先腐蚀且腐蚀速率比光圆钢筋更大;横肋最大宽度和间距的减小都将导致钢筋腐蚀速率的增加。