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膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的试验研究

作　者: 杨彬
导　师: 石湘；李华军
学　校: 中国海洋大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 海洋平台修复加固自应力灌浆卡箍膨胀剂模型试验
分类号: U656.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

在海洋平台的维修加固技术中灌浆卡箍是一种常用的选择,尤其当损伤部位发生在水下时,自应力灌浆卡箍是最常用的修复方法。该类型卡箍以其滑动承载力高、允许制造公差大的优点已在国外得到广泛应用。但该修复加固技术存在水下施工复杂、费用高等缺点。本文针对自应力灌浆卡箍存在的问题,提出了利用膨胀水泥产生自应力的膨胀式自应力灌浆卡箍并做了以下研究工作：第一,提出了膨胀式自应力灌浆卡箍的应用。本文针对传统自应力灌浆卡箍中存在的水下施工复杂、费用高等缺点提出了膨胀式自应力灌浆卡箍的应用。该类型卡箍是在传统的自应力灌浆卡箍的水泥浆内掺入适量的高效膨胀剂,利用水泥浆凝固过程中的膨胀变形在灌浆／钢的相互接触面上产生径向压力,以使卡箍获得自应力。由于提高了施工效率,降低了施工费用,这种卡箍具有较高的工程实用价值。第二,提出了膨胀式自应力灌浆卡箍局部膨胀压力的测定方法。本文在综合考虑影响膨胀式自应力灌浆卡箍局部膨胀压力测量的各种因素后提出了一种直接测量受损内管外表面应变并计算灌浆局部膨胀压力的试验方法,从而为研究自应力灌浆卡箍内部灌浆的自应力分布提供了试验基础。第三,提出了适用于FEA膨胀剂的膨胀压力与滑动应力间关系的经验公式。该公式是根据试验数据并基于现有的2个经验公式提出的,能够与试验曲线很好地吻合,公式中的均布压力增强系数用于补偿膨胀压力而导致的滑动应力提高。第四,研究了膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的影响因素。本文对影响膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的膨胀剂类型、膨胀剂的掺量、减水剂类型等因素进行了试验研究,提出了适宜膨胀式自应力灌浆卡箍应用的膨胀剂类型及掺量。并初步分析了减水剂影响卡箍承载性能的机理。本文通过对膨胀式自应力灌浆卡箍的试验研究表明该类型卡箍能够在灌浆完成后迅速产生较大的膨胀压力,且卡箍的最大滑动应力能达到2.5MPa,能够满足多数水下构件的加固需求,适宜在海洋工程的修复加固工程中应用。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-20
  1.1 海洋平台修复加固的意义  11-12
  1.2 自应力灌浆卡箍的研究现状及面临的问题  12-13
    1.2.1 自应力灌浆卡箍的研究现状  12-13
    1.2.2 自应力灌浆卡箍面临的问题  13
  1.3 混凝土膨胀剂的研究现状  13-14
  1.4 膨胀式自应力灌浆卡箍研究的意义  14-15
  1.5 本文研究的内容及论文结构  15-18
    1.5.1 本文研究的内容  15-16
    1.5.2 论文结构  16-18
  参考文献  18-20
2 自应力灌浆卡箍技术介绍  20-36
  2.1 卡箍技术简介  20-27
    2.1.1 卡箍结构简介  20-21
    2.1.2 典型卡箍类型介绍  21-27
  2.2 自应力灌浆卡箍的设计方法  27-32
    2.2.1 自应力灌浆卡箍的设计原则及设计过程  27-29
    2.2.2 自应力灌浆卡箍的防滑校核  29-32
    2.2.3 自应力灌浆卡箍的防碾碎及防撬校核  32
  2.3 自应力灌浆卡箍的制造、安装及检修  32-34
    2.3.1 自应力灌浆卡箍的安装  32-33
    2.3.2 安装所需的设备和人员  33
    2.3.3 自应力灌浆卡箍的检查和维修  33-34
  2.4 自应力灌浆卡箍的局限性  34-35
  参考文献  35-36
3 膨胀式自应力灌浆卡箍局部膨胀压力测定方法的研究  36-49
  3.1 卡箍试件的设计与制作  36-38
  3.2 局部膨胀压力的测试方法  38-40
    3.2.1 局部应变的测量方法  38-40
    3.2.2 局部膨胀压力的计算  40
  3.3 局部膨胀压力的测量结果及分析  40-43
    3.3.1 局部应变及局部膨胀压力的测量结果  40-42
    3.3.2 法向压力及温度对测量结果的影响  42-43
  3.4 膨胀压力引起受损内管应变的有限元分析  43-47
    3.4.1 卡箍试件有限元模型的建立  44-46
    3.4.2 受损内管局部应变的有限元分析  46-47
  3.5 本章结论  47-48
  参考文献  48-49
4 含FEA膨胀剂的自应力灌浆卡箍承载性能的试验研究  49-61
  4.1 卡箍承载性能测试的试验方案  49-52
    4.1.1 卡箍试件的结构  49
    4.1.2 水泥浆的配合比  49-51
    4.1.3 卡箍试件的制作及测试方法  51-52
  4.2 卡箍试件承载性能测试的结果分析  52-56
    4.2.1 卡箍试件在滑动承载力作用下的破坏形式  53
    4.2.2 膨胀压力与膨胀剂掺量的关系分析  53-54
    4.2.3 滑动应力与膨胀剂掺量的关系分析  54
    4.2.4 滑动应力与膨胀压力的关系  54-55
    4.2.5 FEA膨胀剂实验据拟合  55-56
  4.3 滑动承载力作用下的内管应变分析  56-59
    4.3.1 受损内管在滑动承载力作用下应变的测试  56-58
    4.3.2 滑动承载力作用下受损内管应变的有限元分析  58-59
  4.4 本章结论  59-60
  参考文献  60-61
5 膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能影响因素的试验研究  61-70
  5.1 膨胀剂类型对膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的影响  61-65
    5.1.1 膨胀剂类型对膨胀式自应力灌浆卡箍自应力的影响  63-64
    5.1.2 膨胀剂类型对膨胀式自应力灌浆卡箍滑动应力的影响  64
    5.1.3 膨胀剂类型对膨胀压力与滑动应力间关系的影响  64-65
  5.2 减水剂类型对膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的影响  65-68
    5.2.1 减水剂类型对膨胀式自应力灌浆卡箍膨胀压力的影响  66-67
    5.2.2 减水剂类型对自应力灌浆卡箍滑动应力的影响  67
    5.2.3 减水剂类型对膨胀压力与滑动应力间关系的影响  67-68
  5.4 本章结论  68-69
  参考文献  69-70
6 总结与展望  70-73
  6.1 本文的工作  70-71
  6.2 本文的创新点  71
  6.3 展望  71-73
致谢  73-74
个人简历  74
学术论文  74

膨胀式自应力灌浆卡箍承载性能的试验研究

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