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过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究
1
作者
李端正
李
玉峰
+1 位作者
白锐
陈俊涛
《人民长江》
北大核心
2024年第2期171-178,210,共9页
以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断...
以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。
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关键词
活断层
断层错动
倒虹吸
钢衬钢筋混凝土管
明钢管
波纹管伸缩节
滇中引水工程
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职称材料
有压引水隧洞多层柔性叠合衬砌对断层蠕滑错动的适应性研究
2
作者
徐文韬
徐红超
+3 位作者
石长征
伍鹤皋
张超
李端正
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期998-1007,共10页
长距离输水隧洞工程建设很难避免穿越活动断层的问题,有压隧洞采用何种衬砌结构型式穿越活动断层迄今为止研究还不够深入。针对目前隧洞过活断层常用抗断措施存在的问题,结合有压引水隧洞自身的特点,提出了一种适合有压引水隧洞穿越活...
长距离输水隧洞工程建设很难避免穿越活动断层的问题,有压隧洞采用何种衬砌结构型式穿越活动断层迄今为止研究还不够深入。针对目前隧洞过活断层常用抗断措施存在的问题,结合有压引水隧洞自身的特点,提出了一种适合有压引水隧洞穿越活动断层的多层柔性叠合衬砌结构型式。依托某工程的实践情况,采用有限元数值分析方法论证了多层柔性叠合衬砌结构的可行性和合理性;同时分析了垫层厚度、垫层弹模对隧洞结构内力响应和抗断性能的影响。计算结果表明:垫层厚度越大,伸缩节总变形量越大,对于隧洞衬砌适应断层错动越有利;但当垫层厚度过大时,将对衬砌的受力产生不利影响,因此建议根据工程设防的断层错动量选择合适厚度的垫层,不必采用过厚的垫层。垫层弹模的变化对钢管应力的影响较为显著,综合考虑钢衬应力、混凝土损伤以及对断层错动的适应性能,建议选取3~5 MPa的垫层弹模最为合适。研究结果可为有压输水隧洞应对断层蠕滑变形时的结构设计提供参考。
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关键词
有压隧洞
衬砌结构
断层错动
柔性接头
垫层
数值模拟
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职称材料
断层蠕滑变形和地震作用下过活断层明钢管受力特性研究
被引量:
1
3
作者
李端正
张文全
+2 位作者
杨耀翔
石长征
伍鹤皋
《水力发电》
CAS
2023年第3期57-62,共6页
随着大型引调水工程的设计建设,输水管线穿越活动断层的情况日益增多,地面明钢管是输水管线穿越断层较优的结构形式。结合某工程实际,采用有限元方法对过断层地面明钢管在断层蠕滑变形和地震作用下的受力特性展开了研究,探讨了结构布置...
随着大型引调水工程的设计建设,输水管线穿越活动断层的情况日益增多,地面明钢管是输水管线穿越断层较优的结构形式。结合某工程实际,采用有限元方法对过断层地面明钢管在断层蠕滑变形和地震作用下的受力特性展开了研究,探讨了结构布置方案的可行性及存在的问题。研究结果表明:地面明钢管在穿越活动断层的管段中,滑动支座的设置以及在明钢管间设置合理数量的波纹管伸缩节可很好地适应断层的蠕滑变形,其中波纹管伸缩节可吸收大部分断层的蠕滑变形;钢管结构管轴向变形受地震作用以及断层蠕滑变形的影响较大,尤其是两端都为伸缩节的管段,容易产生较大的轴向位移,需要采用固定支座对轴向位移加以限制,但固定支座的支承环易产生弯曲变形,设计中要加以重视。
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关键词
水工结构
受力特性
有限元法
地面明钢管
断层蠕滑变形
地震作用
波纹管伸缩节
滑动支座
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职称材料
单元类型及接触对贴边岔管受力特性的影响分析
被引量:
3
4
作者
伍鹤皋
李端正
+1 位作者
石长征
黄巍
《西北水电》
2022年第5期28-34,46,共8页
结合岔管受力与变形特征两个角度对壳单元网格尺寸进行敏感性分析,研究管壁与贴边全共节点以及考虑接触对贴边岔管受力的差别,并对贴边角焊缝高度的影响进行了分析。结果表明:壳单元网格尺度减小至1.56%时,岔管应力随网格尺度继续减小...
结合岔管受力与变形特征两个角度对壳单元网格尺寸进行敏感性分析,研究管壁与贴边全共节点以及考虑接触对贴边岔管受力的差别,并对贴边角焊缝高度的影响进行了分析。结果表明:壳单元网格尺度减小至1.56%时,岔管应力随网格尺度继续减小趋于稳定,而贴边岔管位移分布规律及大小基本不受壳单元网格尺度的影响;基于实体单元且考虑管壁与贴边之间接触后,岔管应力的计算精度较管壁与贴边采用全共节点实体单元有所提高,但当壳单元达到一定网格尺度后也能满足设计精度要求,且效率更高,因此选择壳单元对贴边岔管进行有限元建模计算也是可行的;贴边外缘角焊缝焊脚高度的改变基本不影响贴边岔管整体应力及变形特征,但贴边角焊缝高度过低时,可能导致角焊缝撕裂并进一步使得岔管贴边与管壁分离和变形增大,因此选择贴边厚度的2/3作为贴边角焊缝的高度是必要的。
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关键词
引调水工程
贴边岔管
贴边
角焊缝
应力集中
有限元法
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职称材料
滇中引水工程倒虹吸钢管应用Q460钢的水压试验研究
5
作者
伍鹤皋
李端正
+2 位作者
王涛
乔鹏飞
李
天兴
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第7期183-188,194,共7页
结合滇中引水工程某倒虹吸钢管的实际,采用1∶1大比尺结构模型试验,研究了Q460C高强钢应用于水利水电行业大直径输水钢管时的受力状态及极限承载能力,得到水压试验模型从加压到最后爆破整个过程中钢管应力、位移的变化规律。模型试验测...
结合滇中引水工程某倒虹吸钢管的实际,采用1∶1大比尺结构模型试验,研究了Q460C高强钢应用于水利水电行业大直径输水钢管时的受力状态及极限承载能力,得到水压试验模型从加压到最后爆破整个过程中钢管应力、位移的变化规律。模型试验测试结果表明,在水压试验压力2.82 MPa之前,钢管应力/应变~压力、位移~压力曲线呈现良好的线性关系,且其最大应力均小于Q460C钢材在水压试验工况下的允许应力,说明压力钢管处于弹性工作状态,结构能够满足强度设计要求。模型爆破时最大压力为7.50 MPa,是设计压力2.26 MPa的3.3倍,且产生了很大的塑性变形,说明Q460C钢制成的压力钢管具有很好的韧性和足够的安全裕量,可以应用于滇中引水工程或类似工程的倒虹吸钢管结构。
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关键词
滇中引水工程
Q460C钢
水压试验
应力应变
爆破压力
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职称材料
965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺优化实验研究
被引量:
1
6
作者
王景琨
樊湘芳
+2 位作者
李端正
赵健明
王浩
《南华大学学报(自然科学版)》
2021年第6期72-78,共7页
采取正交实验、极差分析等方法对Cr-Mo-V钢调质965 MPa级进行实验,研究淬火及回火工艺对组织及力学性能的影响。实验结果表明:Cr-Mo-V钢经910℃淬火,660℃+120 min回火后力学性能和韧性匹配最佳;在实验钢的力学性能中,强度和延伸率的主...
采取正交实验、极差分析等方法对Cr-Mo-V钢调质965 MPa级进行实验,研究淬火及回火工艺对组织及力学性能的影响。实验结果表明:Cr-Mo-V钢经910℃淬火,660℃+120 min回火后力学性能和韧性匹配最佳;在实验钢的力学性能中,强度和延伸率的主要影响因素为回火温度,冲击韧性的主要影响因素为回火时间;在回火温度660℃+保温60 min时,碳化物开始析出,且碳化物的析出量随回火时间的增加而增加。由于在析出物中有许多细小弥散分布的碳化物,并且尺寸适中、圆整度高、均匀分布,减小了冲击时的应力集中,因此韧性得到提高;当回火时间到180 min,析出的碳化物开始聚集长大,韧性略有下降。
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关键词
Cr-Mo-V钢
热处理
正交实验
微观组织
力学性能
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职称材料
题名
过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究
1
作者
李端正
李
玉峰
白锐
陈俊涛
机构
武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室
云南省滇中引水工程建设管理局
云南省滇中引水工程有限公司
出处
《人民长江》
北大核心
2024年第2期171-178,210,共9页
基金
云南省重大科技专项计划项目“西南复杂地质条件下特大型引调水工程安全建设与高效运行关键技术研究”(202102AF080001)。
文摘
以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。
关键词
活断层
断层错动
倒虹吸
钢衬钢筋混凝土管
明钢管
波纹管伸缩节
滇中引水工程
Keywords
active fault
fault dislocation
inverted siphon
steel lined reinforced concrete pipe
open steel pipe
bellows expansion joint
Dianzhong water Diversion Project
分类号
TV672.2 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
有压引水隧洞多层柔性叠合衬砌对断层蠕滑错动的适应性研究
2
作者
徐文韬
徐红超
石长征
伍鹤皋
张超
李端正
机构
武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室
云南省滇中引水工程有限公司
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期998-1007,共10页
基金
云南省重大科研专项计划项目(202102AF080001)。
文摘
长距离输水隧洞工程建设很难避免穿越活动断层的问题,有压隧洞采用何种衬砌结构型式穿越活动断层迄今为止研究还不够深入。针对目前隧洞过活断层常用抗断措施存在的问题,结合有压引水隧洞自身的特点,提出了一种适合有压引水隧洞穿越活动断层的多层柔性叠合衬砌结构型式。依托某工程的实践情况,采用有限元数值分析方法论证了多层柔性叠合衬砌结构的可行性和合理性;同时分析了垫层厚度、垫层弹模对隧洞结构内力响应和抗断性能的影响。计算结果表明:垫层厚度越大,伸缩节总变形量越大,对于隧洞衬砌适应断层错动越有利;但当垫层厚度过大时,将对衬砌的受力产生不利影响,因此建议根据工程设防的断层错动量选择合适厚度的垫层,不必采用过厚的垫层。垫层弹模的变化对钢管应力的影响较为显著,综合考虑钢衬应力、混凝土损伤以及对断层错动的适应性能,建议选取3~5 MPa的垫层弹模最为合适。研究结果可为有压输水隧洞应对断层蠕滑变形时的结构设计提供参考。
关键词
有压隧洞
衬砌结构
断层错动
柔性接头
垫层
数值模拟
Keywords
pressure tunnel
lining structure
fault creep
flexible joint
cushion
numerical simulation
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
断层蠕滑变形和地震作用下过活断层明钢管受力特性研究
被引量:
1
3
作者
李端正
张文全
杨耀翔
石长征
伍鹤皋
机构
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
云南省滇中引水工程有限公司
出处
《水力发电》
CAS
2023年第3期57-62,共6页
基金
云南省重大科技专项计划项目(202102AF080001)。
文摘
随着大型引调水工程的设计建设,输水管线穿越活动断层的情况日益增多,地面明钢管是输水管线穿越断层较优的结构形式。结合某工程实际,采用有限元方法对过断层地面明钢管在断层蠕滑变形和地震作用下的受力特性展开了研究,探讨了结构布置方案的可行性及存在的问题。研究结果表明:地面明钢管在穿越活动断层的管段中,滑动支座的设置以及在明钢管间设置合理数量的波纹管伸缩节可很好地适应断层的蠕滑变形,其中波纹管伸缩节可吸收大部分断层的蠕滑变形;钢管结构管轴向变形受地震作用以及断层蠕滑变形的影响较大,尤其是两端都为伸缩节的管段,容易产生较大的轴向位移,需要采用固定支座对轴向位移加以限制,但固定支座的支承环易产生弯曲变形,设计中要加以重视。
关键词
水工结构
受力特性
有限元法
地面明钢管
断层蠕滑变形
地震作用
波纹管伸缩节
滑动支座
Keywords
hydraulic structure
force characteristics
finite element method
ground steel pipe
fault creep deformation
earthquake action
bellows expansion joint
sliding bearing
分类号
TV672.2 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
单元类型及接触对贴边岔管受力特性的影响分析
被引量:
3
4
作者
伍鹤皋
李端正
石长征
黄巍
机构
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
中铁第四勘察设计院集团有限公司
出处
《西北水电》
2022年第5期28-34,46,共8页
基金
国家自然科学基金(51409194).
文摘
结合岔管受力与变形特征两个角度对壳单元网格尺寸进行敏感性分析,研究管壁与贴边全共节点以及考虑接触对贴边岔管受力的差别,并对贴边角焊缝高度的影响进行了分析。结果表明:壳单元网格尺度减小至1.56%时,岔管应力随网格尺度继续减小趋于稳定,而贴边岔管位移分布规律及大小基本不受壳单元网格尺度的影响;基于实体单元且考虑管壁与贴边之间接触后,岔管应力的计算精度较管壁与贴边采用全共节点实体单元有所提高,但当壳单元达到一定网格尺度后也能满足设计精度要求,且效率更高,因此选择壳单元对贴边岔管进行有限元建模计算也是可行的;贴边外缘角焊缝焊脚高度的改变基本不影响贴边岔管整体应力及变形特征,但贴边角焊缝高度过低时,可能导致角焊缝撕裂并进一步使得岔管贴边与管壁分离和变形增大,因此选择贴边厚度的2/3作为贴边角焊缝的高度是必要的。
关键词
引调水工程
贴边岔管
贴边
角焊缝
应力集中
有限元法
Keywords
water diversion project
welt bifurcation
welt
fillet weld
stress concentration
finite element method
分类号
TV732.41 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
滇中引水工程倒虹吸钢管应用Q460钢的水压试验研究
5
作者
伍鹤皋
李端正
王涛
乔鹏飞
李
天兴
机构
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
中铁七局集团第三工程有限公司
电力工业金属结构设备质量检测中心
出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第7期183-188,194,共7页
基金
云南省重大科研专项计划项目(202102AF080001)。
文摘
结合滇中引水工程某倒虹吸钢管的实际,采用1∶1大比尺结构模型试验,研究了Q460C高强钢应用于水利水电行业大直径输水钢管时的受力状态及极限承载能力,得到水压试验模型从加压到最后爆破整个过程中钢管应力、位移的变化规律。模型试验测试结果表明,在水压试验压力2.82 MPa之前,钢管应力/应变~压力、位移~压力曲线呈现良好的线性关系,且其最大应力均小于Q460C钢材在水压试验工况下的允许应力,说明压力钢管处于弹性工作状态,结构能够满足强度设计要求。模型爆破时最大压力为7.50 MPa,是设计压力2.26 MPa的3.3倍,且产生了很大的塑性变形,说明Q460C钢制成的压力钢管具有很好的韧性和足够的安全裕量,可以应用于滇中引水工程或类似工程的倒虹吸钢管结构。
关键词
滇中引水工程
Q460C钢
水压试验
应力应变
爆破压力
Keywords
central Yunnan water diversion project
Q460C steel
hydrostatic test
stress strain
burst pressure
分类号
TV321 [水利工程—水工结构工程]
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职称材料
题名
965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺优化实验研究
被引量:
1
6
作者
王景琨
樊湘芳
李端正
赵健明
王浩
机构
南华大学机械工程学院
衡阳华菱钢管有限公司
出处
《南华大学学报(自然科学版)》
2021年第6期72-78,共7页
文摘
采取正交实验、极差分析等方法对Cr-Mo-V钢调质965 MPa级进行实验,研究淬火及回火工艺对组织及力学性能的影响。实验结果表明:Cr-Mo-V钢经910℃淬火,660℃+120 min回火后力学性能和韧性匹配最佳;在实验钢的力学性能中,强度和延伸率的主要影响因素为回火温度,冲击韧性的主要影响因素为回火时间;在回火温度660℃+保温60 min时,碳化物开始析出,且碳化物的析出量随回火时间的增加而增加。由于在析出物中有许多细小弥散分布的碳化物,并且尺寸适中、圆整度高、均匀分布,减小了冲击时的应力集中,因此韧性得到提高;当回火时间到180 min,析出的碳化物开始聚集长大,韧性略有下降。
关键词
Cr-Mo-V钢
热处理
正交实验
微观组织
力学性能
Keywords
Cr-Mo-V steel
heat treated
orthogonal experiment
microstructure
mechanical properties
分类号
TG156.6 [金属学及工艺—热处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究
李端正
李
玉峰
白锐
陈俊涛
《人民长江》
北大核心
2024
0
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职称材料
2
有压引水隧洞多层柔性叠合衬砌对断层蠕滑错动的适应性研究
徐文韬
徐红超
石长征
伍鹤皋
张超
李端正
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
断层蠕滑变形和地震作用下过活断层明钢管受力特性研究
李端正
张文全
杨耀翔
石长征
伍鹤皋
《水力发电》
CAS
2023
1
在线阅读
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职称材料
4
单元类型及接触对贴边岔管受力特性的影响分析
伍鹤皋
李端正
石长征
黄巍
《西北水电》
2022
3
在线阅读
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职称材料
5
滇中引水工程倒虹吸钢管应用Q460钢的水压试验研究
伍鹤皋
李端正
王涛
乔鹏飞
李
天兴
《中国农村水利水电》
北大核心
2023
0
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职称材料
6
965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺优化实验研究
王景琨
樊湘芳
李端正
赵健明
王浩
《南华大学学报(自然科学版)》
2021
1
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职称材料
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