膨胀式灌浆卡箍的大尺寸模型试验及水下安装研究

发布时间：2017-06-02 13:00

  本文关键词：膨胀式灌浆卡箍的大尺寸模型试验及水下安装研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：膨胀式自应力灌浆卡箍提高了传统自应力灌浆卡箍安装的工作效率,节省了再次租用工程船张紧卡箍螺栓的施工过程,是一种既经济又高效的水下损伤构件加固技术。为了推进膨胀式自应力灌浆卡箍技术的工程应用,本文进行了大尺寸卡箍模型的承载性能测试分析,以及短螺栓型灌浆卡箍水下安装辅助机构的研究。首先,对于大尺寸卡箍的承载性能测试,通过内管表面多点的应变测试来分析灌浆环内表面的膨胀压力分布,通过测试螺栓拉力来分析灌浆环外表面的平均膨胀压力,最后利用“推出法”测定卡箍的滑动承载力,并结合膨胀压力分布情况进行分析。试验结果表明：灌浆环内表面膨胀压力在各个断面的分布是一样的,但断面不同位置膨胀压力的分布不均匀。由于灌浆环顶部存在空隙,造成了底部膨胀压力最大,两侧的压力较小,顶部是负压力。由螺栓拉力测试的灌浆环外表面平均膨胀压力理论推导出的内表面膨胀压力可以看出,内表面底部测试的膨胀压力比较符合推导值,侧部膨胀压力则偏小。滑动承载力测试时内管表面应变的数值大小也证实了膨胀压力的不均匀分布情况。另外该类型卡箍可以在灌浆后短时间(3-4天)内形成承载能力。其次,研发了一套短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍的水下安装辅助机构,并对这种辅助机构的结构和设计思路做了系统总结。对鞍板张开角度设计进行了分析,总结出了张开角度的经验公式,可以得出张开角度由内管外径和鞍板尺寸决定,并且与前者正相关与后者负相关,而且该公式考虑了尺寸误差和冗余；分析了辅助机构鞍板的吊点位置选取以及摇臂的张开角度问题,吊点的位置由张开角度所决定,摇臂设计由吊点位置和张开角度共同决定,因此设计的逻辑顺序十分关键,其中吊点位置选取考虑卡箍合拢过程中质心与吊点的相对位置关系形成合理的合力矩,摇臂的设计考虑安装过程结构的冗余度和节省材料等因素。最后分析总结了卡箍定位对中问题,总结出了设计的关键尺寸及其关系。辅助机构的研发为今后实际工程中的水下安装提供了必要的技术支持和准备。本文主要对大尺寸卡箍模型的承载性能进行了多点测试研究,测试了卡箍内部多个断面的膨胀压力的分布情况以及滑动承载力,通过测试螺栓拉力来分析灌浆环外表面的平均膨胀压力,进而用理论公式校核膨胀压力,并且测试了大尺寸卡箍膨胀压力的分布情况以及膨胀力的建立过程,为实际工程的应用提供了测试数据支持。其次,还介绍了研发的灌浆卡箍水下安装辅助机构,此辅助机构不仅结构简单利于回收再利用而且依靠重力自行合拢卡箍鞍板,因而省去了液压动力辅助装置,大大节约了工程成本,总结的设计思路和方法为今后进一步推进实际工程应用提供了有效的技术借鉴。
【关键词】：膨胀式自应力灌浆卡箍 大尺寸模型试验 承载性能 水下安装辅助机构
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P754
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 1 绪论12-27
• 1.1 研究海洋平台修复加固技术的意义12-13
• 1.2 膨胀式自应力灌浆卡箍的研究现状及意义13-21
• 1.2.1 膨胀式自应力灌浆卡箍国内外的研究发展13-18
• 1.2.2 膨胀式自应力新旧两代卡箍结构的对比介绍18-21
• 1.2.3 膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能试验研究意义21
• 1.3 卡箍水下安装维修的技术进展21-24
• 1.4 本文研究的内容及论文结构24-27
• 1.4.1 本文研究的内容24-25
• 1.4.2 论文结构25-27
• 2 自应力灌浆卡箍技术介绍27-39
• 2.1 传统卡箍技术简介27-34
• 2.1.1 卡箍结构简介27
• 2.1.2 典型卡箍类型介绍27-34
• 2.2 短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍的研究34-39
• 2.2.1 短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍的产生背景及优点34-35
• 2.2.2 短螺栓型膨胀式自应力灌浆卡箍的小模型的试验研究35-39
• 3 膨胀式自应力灌浆卡箍大尺寸模型的承载性能测试39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 大尺寸卡箍模型试验介绍40-45
• 3.2.1 大尺寸卡箍模型的结构设计40-41
• 3.2.2 大尺寸卡箍模型的灌浆成分及配比41-42
• 3.2.3 灌浆环内外表面膨胀压力的测试方法42-44
• 3.2.4 大尺寸卡箍的滑动承载力和内管变形测试44-45
• 3.3 大尺寸模型性能指标的计算原理45-47
• 3.3.1 膨胀压力的计算原理45-46
• 3.3.2 灌浆环内外表面膨胀压力间的平衡关系46-47
• 3.3.3 滑动应力的计算原理47
• 3.4 试验测试结果与分析47-54
• 3.4.1 内管表面膨胀压力测试结果与分析47-50
• 3.4.2 灌浆环外表面膨胀压力测试数据50-51
• 3.4.3 灌浆环内外表面膨胀压力关系的分析51-52
• 3.4.4 滑动承载力的测试结果分析52-54
• 3.5 本章结论54-55
• 4 短螺栓型灌浆卡箍水下安装研究55-74
• 4.1 引言55
• 4.2 国外卡箍安装及维修过程55-59
• 4.3 短螺栓灌浆卡箍水下安装辅助机构工作原理59-61
• 4.4 短螺栓型灌浆卡箍水下安装辅助机构总体功能要求61-67
• 4.4.1 卡箍安装定位支撑的功能要求61-62
• 4.4.2 卡箍安装合拢的功能要求62-64
• 4.4.3 吊装限位与倾斜安装功能要求64-67
• 4.5 短螺栓型灌浆卡箍水下安装辅助机构设计方法67-73
• 4.5.1 待安装卡箍小模型尺寸介绍67
• 4.5.2 卡箍张开角度的设计67-69
• 4.5.3 卡箍鞍板吊点位置设计69-70
• 4.5.4 卡箍摇臂的设计70-73
• 4.5.5 卡箍定位支架的设计73
• 4.6 本章总结73-74
• 5 总结与展望74-76
• 5.1 总结74-75
• 5.2 创新点75
• 5.3 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 个人简历80
• 学术论文及专利80

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本文编号：415346