基于离散元的钢‑土界面往复剪切特性研究∗

架空直立式码头结构被越来越多的应用于现代化内河港口建设，码头中所使用的大直径钢护筒嵌岩桩与桩周回填土形成钢?土界面，在船舶系靠等重复荷载作用下，界面的往复剪切行为影响桩基的承载性能。使用颗粒流软件及离散元方法，通过改变接触面的运动方式模拟了钢?土界面往复剪切特性，研究了接触面类型、剪切频率和剪切振幅等对往复剪切特性和界面能量变化的影响。研究结果表明：试样的剪切区域面积、剪切应力分布受接触面类型及粗糙度影响较大；同种类型的接触面，法向应力越大剪切区域面积会随之增大，但剪切区域面积的增加存在上限；剪切应力的主要作用范围在接触面中部，作用范围随着法向应力的增大而增大，剪切效果是几种因素共同作用的结果；在往复剪切运动中，各界面接触面附近孔隙率随时间步长增大不断减小，部分接触面孔隙率呈周期性波动；剪切频率、振幅对接触面附近孔隙率影响不大；边界能中大部分转化为应变能，小部分转化为摩擦能并受界面类型、界面粗糙度等因素的影响。     

火力发电厂主蒸汽管道P91材料现场焊接工艺

为了提高工程质量,缩短焊接时间,提高工作效率,崇信电厂2×660 MW机组主蒸汽管道P91材料现场焊接过程,分别采用了不同的焊接工艺和焊材,其中1号机组焊接工艺依据“DL/T 869—2004 火力发电厂焊接技术规程”中的相关条款进行了跟透视检验,2号机组焊接工艺是在原规程的基础上进行了改进。结果表明:两种焊接工艺焊接的接头质量均合格,都通过了标准检验,可确保机组安全稳定、长周期运行。     

钢框架房屋火灾消防过程温度场数值模拟研究∗

钢结构在火灾消防过程中容易遭到破坏甚至发生倒塌，而空间温度场是研究结构响应的基础。为了研究喷水消防对空间温度场的影响，建立了三层三跨钢框架房屋模型，在火灾动力学软件中利用水喷淋方式模拟了其消防灭火过程。分别研究了消防在火灾初期发展阶段和稳定燃烧阶段介入时，火源及框架平面附近的温度场分布与发展规律，对比分析了消防在不同火灾阶段介入后直接灭火跨与相邻跨的火场温度变化特性。研究结果表明：（1） 数值模拟结果与火灾消防试验结果吻合较好，验证了数值模型中采用水喷淋方式模拟喷水消防过程获得温度场的可行性；（2）消防在火灾初期发展阶段介入后，直接灭火跨的温度发生骤降，最大降幅约 350 ℃，约 20 s 后缓慢回升， 消防喷水有效减缓火灾发展进程，抑制空间温度与梯度发展，框架附近平面火场达到的最高温度相比无消防介入火灾低约 350 ℃；（3）消防在稳定燃烧阶段介入时，空间温度较高、温度梯度较大，消防介入后火场最高温度在 60 s 左右降低约 650 ℃，降温速率约 11 ℃/s，短时间内温度梯度变化剧烈；（4）与在稳定燃烧阶段介入相比，消防在火灾初期发展阶段介入可大幅降低火场最高温度，且使温度梯度变化比较缓和。     

海洋大气环境下Q235钢表面氯离子沉积量分布规律研究

目的 研究海洋大气环境下氯离子在Q235钢表面的沉积分布规律。方法 使用便携式X射线荧光光谱仪测试Q235钢在海南岛不同地点大气环境暴露后的表面氯离子沉积，然后采用插值算法绘制氯离子在Q235钢表面沉积分布图和海南岛不同地点氯离子在Q235钢表面平均沉积量分布图，并根据氯离子沉积分布图分析氯离子在Q235钢表面的沉积量分布规律。结果 氯离子在Q235钢表面呈不均匀分布特征。在环境暴露试验前6个月，Q235钢表面氯离子含量逐渐增加；暴露6~12个月，Q235钢表面的氯离子含量总体变化不大。从整个海南岛看，内陆地区氯离子在Q235钢表面的沉积量低，而在沿海环岛区域的沉积量高。在海南岛沿海地区，Q235钢表面氯离子沉积量随季风风向的变化而变化。结论 氯离子在Q235钢表面呈不均匀沉积分布，Q235钢表面氯离子沉积量在海南岛不同地点呈“中间低、两边高”的沉积分布规律，内陆地区沉积量低，而沿海环岛区域沉积量高，并且沿海地区的氯离子沉积易受季风风向的影响。     

海南湿热海洋大气环境Q235钢腐蚀行为研究及严酷度评估

目的 探究我国典型湿热海洋大气环境特征，以Q235钢为标杆材料，评估并可视化展示海南湿热海洋大气环境严酷度。方法 以海南岛为典型湿热海洋地区，基于分布全岛全域的13个站点开展自然大气环境试验，采集各站点大气环境数据与Q235钢材料性能数据。通过分析表观形貌、腐蚀质量损失等性能，探究Q235钢在海南大气环境的腐蚀行为规律及其在全岛不同区域的腐蚀程度差异。基于大气环境因素与Q235钢腐蚀行为间相关性研究，筛选腐蚀敏感环境因素，构建“腐蚀质量损失-敏感环境因素”映射模型。基于Q235钢海南各地区腐蚀质量损失数据，通过Griddata插值，计算绘制腐蚀质量损失分布地图。结果 掌握了Q235钢在海南各地区腐蚀行为差异，可视化展示了海南大气腐蚀严酷度。结论 影响Q235钢海南地区腐蚀的敏感环境因素为离海距离及湿度大于80%的时间。海南地区沿海岸及东部地区大气环境腐蚀严酷度高，中部及西部地区严酷度低。     

高温下钢及组合钢节点有限元建模及基于构件的分析方法(英文)

欧洲规范EC3 Part 1-1第5章[1]允许工程师使用一些先进的有限元分析软件来分析和设计钢结构,如线弹性、刚塑性以及二阶弹塑性整体分析。这3种极不相同的分析方法,能够用于简支、半连续以及连续节点模型中[2]。节点模型根据刚度的不同,可分为铰接、半刚性和刚性模型;按照强度的不同,可分为铰接、部分强度和全强度模型。尽管大多数的工程问题仅仅要求进行线弹性分析,但仍有一些特殊结构可能要求采用高级分析以降低施工成本,例如底层无支撑钢框架结构。在这种结构中,采用半连续节点(具有半刚度和部分强度特性)进行框架分析,会显著增强结构抵抗名义水平荷载、风荷载、整体缺陷、地震作用时的抗侧刚度和强度,因此在控制的水平荷载下计算的横向侧移可能在EC3允许的范围内。在基于性能的抗火设计中,结构抗火工程师可能想利用钢节点潜在的刚度和强度,尤其是有端板节点的钢结构,这是一种最常见的钢结构施工形式。端板可以是部分深度的,或者是延伸端板,涵盖了名义铰接、半刚性和完全刚性节点模型。本文给出了端板节点高温性能研究的一系列数值分析结果;应用基于构件的方法,建立了这些节点在高温下的力学反应计算公式,以及梁腹板剪应力分量、连接处的拉应力和压应力区域的力学模型。基于构件的方法能够考虑钢节点的热约束效应。对已有钢端板节点试验进行了有限元模拟和基于构件的分析表明,2种方法的分析结果与试验结果的偏差都是可接受的,包括热约束效应。     

非膨胀型防火涂料的等效热传导系数及其试验方法

热传导系数是表征非膨胀型防火涂料隔热性能最重要的参数,也是进行钢构件升温计算所必需的参数。非膨胀型防火涂料的热传导系数随温度升高有较大变化,采用常温下的热传导系数来计算钢构件在火灾下的温度将导致较大的误差。从工程应用角度,热传导系数采用一个常数可极大地简化计算,因此本文提出了等效热传导系数的概念及其试验方法。该方法基于非膨胀型防火涂料保护钢构件标准耐火试验,可综合反映涂料在火灾下的实际性能。试验与理论计算的对比表明,采用等效热传导系数可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温。     

基于振动传递率的钢框架损伤识别试验研究

提出了基于振动传递率和主元分析相结合的新的损伤识别方法。首先,由结构无损伤时某2个位置的振动传递率样本构成结构的参考总体,以结构损伤状态时相同位置的振动传递率构成待检样本集;其次,把待检样本逐个代入到参考总体中,构成多个原始数据矩阵;然后,对所有原始数据矩阵进行主元分析并构造相应的控制椭圆和T2控制图,以前2阶主元在控制椭圆和T2控制图中的分布来确定结构是否存在损伤;最后,用一钢框架结构试验验证了本文方法的有效性,并引入振动传递率幅值的总体变化来识别结构损伤位置,损伤识别结果显示,此损伤指标能够很好的识别结构单一位置的损伤。     

装配式钢牛腿连接节点耐火性能试验研究∗

为了解一种新型装配式钢牛腿节点的抗火性能，进行了 3 个 ASTM?E119 升温模式下钢牛腿节点抗火性能试验，参数包括不同肋板厚度、不同荷载大小和偏心距。获得了钢牛腿的温度分布、节点变形、破坏形态和耐火极限。 建立了节点抗火分析有限元模型，通过与试验数据对比验证了模型的准确性。研究结果表明：肋板温度达 700 ℃时节点承载能力剧烈下降，栓钉温度达 660 ℃左右时节点达到极限状态。节点的破坏由肋板屈曲和栓钉拉断控制，破坏呈现出一定的脆性(变形急剧增大)。随偏心距和荷载的增大钢牛腿的耐火极限减小；随肋板厚度增大节点耐火极限增大，但增加的幅度有限。栓钉和肋板的破坏临界温度可为连接节点的抗火设计提供参考。