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    鋼管高強混凝土柱溫度場的非線性

    2019-04-30   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港記者昨日獲悉:焊縫的韌性指標要求低于母材。焊縫的韌性不起止裂作用,其數值只要能防止延性起裂就夠了,母材的韌性則應大到足以阻止延性裂紋的擴展實際上,焊縫比母材的強度更高,焊管的爆破試驗最初的起裂點總是發生在母材上以Alliance輸氣管道為例,Alliance管道對加拿大CAMPIPE公司生產的總長125km直徑1067mm壁厚11.4mm鋼級X70的直縫埋弧焊管的焊縫韌性要求值為CVN 36J,實際達到的平均值為80J而對此類鋼管母材的止裂韌性要求為CVN> 215J,實際達到的平均值為317J 5控制西氣東輸管道止裂韌性應采用的試驗方法與試驗設備氣東輸管道的止裂韌性預測,可以不作全尺寸爆破試驗只在實驗室中作以下的標準試驗:*用標準試樣的夏比沖擊功CVN試驗測定止裂能量;材料的塑性脆性轉變溫度;*用夏比沖擊功系列溫度試驗測定材料的CVN-試驗溫度曲線,求得其上平臺CVP值和上升上平臺(如有)的CV100值(參見)對于本項目,不必進行全尺寸夏比沖擊功試驗,也不必進行其他類型的DWTT試驗為保證測得的數據的可靠性,要求所用試驗設備的最大能力應為所測數據的兩倍預計西氣東輸管道管材的最大韌性值可達450J左右,因此各有關廠家和研究所應考慮DWTT試驗機的能力,有專家建議應在6管道施工若采用空氣試壓對管材所需止裂韌性的影響以上關于西氣東輸管道的止裂韌性的預測值,前提為輸送介質是以甲烷為主的天然氣、最大工作壓力為10MPa管道埋設后的試壓,應當以水為介質。這樣即使因任何缺陷在壓力下導致管道爆裂,由于減壓波在水中的傳播速度遠遠大于鋼管延性裂紋的傳播速度,裂口將不致大幅度擴展若管道埋設后由于某些特殊原因,某一管段必須采用空氣試壓,則該段鋼管所需的止裂韌性將高于原來對管道在輸氣工況下的預測值。這是因為:*西氣東輸管道工程對管道強度試壓的要求是,1類地區強度試驗的壓力取為管道最大工作壓力的1. 1倍,則試驗時管道的環向應力將相應大10*.由于TCM預測模型中,管材所需的止裂韌性與其所承受的環向應力的平方成正比,當其他條件不變時,管材的韌性在1類地區應相應加2%,并且還需要考慮Leis修正系數也會因此而大至于2類地區,情況較為復雜,具體分析如下:2類地區埋地管道的強度設計系數是0.6,為1類地區強度設計系數0.72的83.3%因此輸氣工況下的環向應力只是1類地區管道的83. 3%,而所需的止裂韌性與其所承受的環向應力的平方成正比,也就是只為1類地區的69.4%;由于強度設計系數不同,2類地區管道的壁厚將加20%而在TCM預測模型中,管材所需的止裂韌性與其壁厚的立方根成正比,則在輸氣工況下其韌性應比1類地區相應大6綜合以上兩因素,在輸氣工況下,2類0.738倍。若兩種不同地區的鋼管的韌性要求相同,可以將其看成是2類地區相對于1類地區的“韌性安全因數”
      
      現代鋼結構鋼管高強混凝土柱溫度場的非線性有限元分析X馮九斌劉雪雁(哈爾濱工業大學哈爾濱150090)災情況下的溫度場。計算結果與試驗結果吻合良好,并考慮了不同保護層厚度(混凝土和防火涂料)及不同直徑對鋼管混凝土溫度場的影響,從而為進一步研究鋼管高強混凝土的耐火極限和高溫下的力學性能創造了條件。
      
      目前,鋼管高強混凝土己被廣泛地應用于實際工程中111,而國內外尚未制定出相應的消防技術規范,對鋼管高強混凝土構件耐火性能的研究也很少。
      
      因此,有必要對鋼管高強混凝土柱的耐火性能進行分析。基于這種情況,本文首先對鋼管高強混凝土柱的溫度場進行了分析。
      
      中國鋼管信息港記者昨日獲悉:采用一種有限單元和有限差分的混合解法,即在空間域內用有限單元網格劃分,而在時間域內則用有限差分網格劃分,這是一種成功的結合。因為它充分利用了有限單元法在空間域劃分中的優點和有限差分法在時間推進中的優點。本文在合理地確定火災情況下鋼管混凝土受火面邊界條件的基礎上,基于國內外許多學者對混凝土和鋼材耐熱性能及其影響因素的研究成果,利用有限單元和有限差分的混合解法對鋼管高強混凝土(包括帶有保護層的情況)的溫度場進行了分析,理論計算結果得到試驗結果的驗證。
      
      1鋼材和混凝土的熱工性能鋼材和混凝土的熱工性能是研究鋼管混凝土耐火性能的基礎,合理地確定鋼材和混凝土的熱工性能參數是分析鋼管混凝土溫度場的重要前提。以往,國內外的許多學者進行了大量的研究工作,取得了一系列研究成果,本文將采用提供的鋼材和混凝土的熱工性能參數表達式進行鋼管高強混凝土溫度場的分析。
      
      高強混凝土在高溫下的強度變化規律與普通混凝土相似12.高強混凝土在100~300*C時抗壓強度比常溫下降低約10%~15%;溫度在300~400*C時,抗壓強度恢復,甚至超過常溫時強度的8%~10%;繼續加溫度,混凝土強度則持續下降,到800C時僅及常溫下的30%.高溫也使混凝土的變*本項目由公安部科研基金資助。
      
      第一作者:馮九斌男1966年5月出生博士研究生形模量下降,但與混凝土的強度無關。但是,有關高強混凝土的另一份綜述報告則特別強調高強混凝土的耐火性能不如普通混凝土,并強調設計時必須注意這一問題。這份報告還認為,高強混凝土在高溫下出現崩落的時間要比普通混凝土早,其原因可能是由于高強混凝土的密實性高,高溫引起內部水分汽化,產生很高的孔隙壓力不易擴散,孔隙壓力超過混凝土的抗拉能力時就產生崩落。
      
      正是由于高強混凝土在高溫下的強度變化規律與普通混凝土相似,本文才采用提供的鋼材和混凝土的熱工性能參數表達式進行鋼管高強混凝土溫度場的分析。但是,由于高強混凝土的耐火性能與普通混凝土又不盡相同,用提供的鋼材和混凝土的熱工性能參數表達式進行鋼管高強混凝土溫度場的分析是否合適,這正是本文所要論述的問題。作者對國外42個試驗數據進行了計算分析,并做了7個真型試件的試驗,認為采用普通混凝土的熱工性能參數計算鋼管高強混凝土是可行的。根據在于:(1)高強混凝土在高溫下的強度變化規律與普通混凝土相似;(2)鋼管混凝土構件不同于鋼筋混凝土構件,由于核心混凝土處于三向應力之中分析鋼管混凝土在高溫下溫度場的非線性有限元程序TFACFST,調整了空間域內用有限單元網格劃分界面的方向,修訂了直徑D等參數,用來分析鋼管高強混凝土在高溫下的溫度場。
      
      3試驗驗證建筑火災發展分初起階段、發展階段和下降階段。建筑火災的初起階段一般時間很短,很快進入發展階段發生劇烈的燃燒,然后變化趨于平緩,整個發展階段持續時間較長。國際標準升溫曲線ISO― 834和加拿大升溫曲線CAN4*2皿(如)都是模擬實際火災而給出的火災升溫模型。程序TFACFST具有較強的通用性,只要適當變化其中的某些參數,就可以進行平面問題或軸對稱問題的計算。程序既適用于均勻溫度場,又適用于非均勻溫度場的分析;既適用于圓形截面,又適用于多邊形(如正方形、矩形和六邊形等)截面的計算;既適用于有保護層的情況,又適用于無保護層的情況。
      
      中國鋼管信息港記者昨日獲悉:利用程序TFACFST,對所搜集到的國內外的49個鋼管混凝土構件在不同截面尺寸下的溫度場實測結果進行了驗算,計算結果和試驗結果吻合良好。
      
      為加拿大所做的鋼管高強混凝土溫度場試驗的實測結果與本文有限元計算結果的對比情況。構件升溫按加拿大設計規程CAN4―S101規定的曲線進行。
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