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1、xx(x):xxx~yyySept.,2010第xx卷第x期xxxx年x月中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)RERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA發(fā)表欄目新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的設(shè)計(jì)方法李聰(中國海洋大學(xué)工程學(xué)院,山東省青島市,266100)摘要:考慮到自應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理的差異性,一種用于水下鋼管修復(fù)的膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍新型結(jié)構(gòu)被提出。由于這個(gè)結(jié)構(gòu)相比之前的結(jié)構(gòu)以及完全改變,因此相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也應(yīng)該對(duì)應(yīng)改變。本篇文章總結(jié)了新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的一種設(shè)計(jì)方法并整理出一套實(shí)用的新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)方法的核心原則是基于滑動(dòng)承載力
2、、單元抗壓和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,并且以以往的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)作為參考。本文同時(shí)就修復(fù)一個(gè)導(dǎo)管架平臺(tái)的橫撐為實(shí)例細(xì)致的描述了這種卡箍設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)過程。關(guān)鍵詞:水下修復(fù);膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍;設(shè)計(jì)方法;新型結(jié)構(gòu)中圖法分類號(hào):xxx文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1672-5174(xxxx)xx-xxx-xx*基金項(xiàng)目:青島市基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(11-2-4-1-(8)-jch)資助;山東省科技發(fā)展計(jì)劃資助收稿日期:2014-xx-xx;修訂日期:2014-xx-xx作者簡(jiǎn)介:李聰(1989-),男,碩士研究生。E-mail:sdbxlc@163.comxx(
3、x):xxx~yyySept.,2010第xx卷第x期xxxx年x月中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)RERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA從目前水下構(gòu)件的維修加固應(yīng)用情況來看,灌漿卡箍是一種非常實(shí)用的修復(fù)加固方法,據(jù)估計(jì)在國外大約已經(jīng)安裝了有1000套卡箍修復(fù)系統(tǒng),其中自應(yīng)力灌漿卡箍以其滑動(dòng)承載力高、允許制造公差大的優(yōu)點(diǎn)已在國外得到廣泛應(yīng)用[1]。對(duì)于平臺(tái)水下構(gòu)件和海底管線的修復(fù)加固提出了膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的研制,即在卡箍的水泥漿中摻入高效膨脹劑,利用灌漿膨脹受限自動(dòng)建立卡箍的預(yù)應(yīng)力以達(dá)到修復(fù)加固構(gòu)件的目的[2]。對(duì)于這種膨
4、脹式自應(yīng)力灌漿卡箍,筆者已經(jīng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究[3][4],并且考慮到膨脹式自應(yīng)力卡箍與傳統(tǒng)自應(yīng)力灌漿卡箍的自應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理差異對(duì)卡箍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的設(shè)計(jì)改變。結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后的膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的對(duì)比示意圖如圖1所示。新型卡箍結(jié)構(gòu)具有用鋼量少,軸向密封性好,膨脹壓力的均勻性分布好以及裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[5]。由于結(jié)構(gòu)的改變,從而設(shè)計(jì)方法也有較大的變化,本文將就新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行總結(jié)。1新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的設(shè)計(jì)方法1.1設(shè)計(jì)初始條件的確定設(shè)計(jì)中選取環(huán)境設(shè)計(jì)控制載荷下對(duì)所選取的修復(fù)平臺(tái)或者管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析,通過提取受
5、損構(gòu)件單元在未損傷情況下兩端的受力情況,并以此作為修復(fù)此單元所用新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的初始設(shè)計(jì)條件。1.2新型膨脹式自應(yīng)力灌漿卡箍的設(shè)計(jì)1.2.1設(shè)計(jì)總則l防滑設(shè)計(jì)需要能夠提供足夠的滑動(dòng)承載力來保證力在受損*基金項(xiàng)目:青島市基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(11-2-4-1-(8)-jch)資助;山東省科技發(fā)展計(jì)劃資助收稿日期:2014-xx-xx;修訂日期:2014-xx-xx作者簡(jiǎn)介:李聰(1989-),男,碩士研究生。E-mail:sdbxlc@163.com5期劉秦玉:北太平洋副熱帶海洋環(huán)流氣候變化研究691圖1新型與傳統(tǒng)型卡箍結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖Fi
6、g.1Contrastofthenewtypeandtraditionaltypeofexpansivestressedgroutedclamp*基金項(xiàng)目:青島市基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(11-2-4-1-(8)-jch)資助;山東省科技發(fā)展計(jì)劃資助收稿日期:2014-xx-xx;修訂日期:2014-xx-xx作者簡(jiǎn)介:李聰(1989-),男,碩士研究生。E-mail:sdbxlc@163.comxxx頁中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)xxxx年桿件與卡箍結(jié)構(gòu)之間的有效傳遞。l防碾碎設(shè)計(jì)要求螺栓荷載不能導(dǎo)致被卡接單元表面的損壞。l強(qiáng)度設(shè)計(jì)在一定的安全系數(shù)下,卡箍鋼
7、結(jié)構(gòu)和螺栓的等效應(yīng)力應(yīng)滿足強(qiáng)度要求,灌漿環(huán)第一、第三主應(yīng)力應(yīng)處于水泥的抗壓、抗拉許用強(qiáng)度以內(nèi)。1.2.2基本尺寸設(shè)計(jì)及主要材料選擇l連接長度 a,xxx頁中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)xxxx年卡箍的連接長度應(yīng)該能夠保證提供足夠的滑動(dòng)承載力;b,卡箍在受損部位兩側(cè)的最短長度應(yīng)分別大于0.5倍受損管件外徑;c,受損部位的幾何尺寸以及構(gòu)件的局部變形應(yīng)該加以考慮;d,受損構(gòu)件修復(fù)所允許的空間位置也是卡箍長度需要考慮的因素。l灌漿厚度(卡箍與受損構(gòu)件的間隙) a,以水泥漿能夠在間隙內(nèi)自由流動(dòng)到各個(gè)部位作為灌漿厚度的最小值; b,灌漿厚度的最大值不能超過規(guī)范要求以
8、及歷史工程數(shù)據(jù);c,實(shí)際中,通常灌漿厚度選取50mm左右。l卡箍鞍板厚度、材料卡箍鞍板的厚度,其選取原則為在保證強(qiáng)度滿足要求的前提下,盡量與受損構(gòu)件的厚度相似??ü克玫匿摬囊矐?yīng)