基于模型局部修正的井架钢结构极限承载力分析

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第24卷第10期 V ol.24 No.10 工 程 力 学 2007年 10 月 Oct. 2007 ENGINEERING MECHANICS

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收稿日期:2006-03-06;修改日期:2006-05-30

基金项目:中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发资助项目(03B209000)

作者简介:*韩东颖(1978),女,吉林东辽人,博士生,从事井架钢结构安全评定与损伤识别技术研究(E-mail :dongying .han@);

李子丰(1962),男,河北迁安人,教授,博士,博导,从事杆管柱力学研究(E-mail: zfli@);

周国强(1952),男,上海人,研究员,硕士,从事石油井架钢结构检测与评定研究(E-mail: zhouguoqiang@).

文章编号:1000-4750(2007)10-0175-05

基于模型局部修正的井架钢结构极限承载力分析

*

韩东颖1,李子丰1,周国强2

(1. 燕山大学机械工程学院, 秦皇岛 066004;2. 大庆石油学院秦皇岛分院井架检测国家计量认证重点实验室, 秦皇岛 066004)

摘 要:提出以井架钢结构主要承载杆件测试应力为指标、与应力有关设计参数作为修正对象的模型局部修正理论进行井架钢结构极限承载力分析的新方法。对实验室井架钢结构模型进行多级动载再现实验,通过仿真模拟实现了多级动载应力的拟合,误差在 5%以内,验证了模型局部修正理论的正确可行性;以该理论为基础,现场逐级载荷实验数据为依据,建立了真实体现实际井架钢结构力学行为的仿真计算模型,运用线性屈曲法、几何非线性法和双重非线性法,对现场某型号在用井架钢结构进行了实际极限承载力预测,得出了该井架钢结构的极限承载力、破坏形式及危险部位。

关键词:井架钢结构;极限承载力;模型局部修正理论;仿真模型;动载实验;测试应力 中图分类号:TU312+.1; TU392 文献标识码:A

ULTIMATE BEARING CAPACITY ANALYSIS OF DERRICK STEEL STRUCTURES BASED ON PARTIAL MODEL UPDATING THEORY

*

HAN Dong-ying 1 , LI Zi-feng 1 , ZHOU Guo-qiang 2

(1. College of Mechanical Engineering of Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China ;

2. The State Attested Oil Derrick Laboratory of Qinhuangdao Division of Daqing Petroleum Institute, Qinhuangdao 066004, China)

Abstract: For the ultimate bearing capacity analysis of derrick steel structures, a novel method is proposed based on the partial model updating theory, in which, the test stresses of the main load-bearing member bars are taken as the key indicators and the relevant design parameters as the input updating objects. The dynamic grading load test was performed on the model of laboratory derrick steel structures; the experimental results are compared with the simulative values and an satisfactory agreement is found; the error is within 5%, which verifies the correctness and feasibility of the theory. In addition, the simulation model for some type of derrick steel structures in service is established in association with the grading load test data and the proposed theory; the analog and experimental results show clear evidence of the mechanical behavior being truly reflected. Then the ultimate bearing capacity, failure shape and dangerous position are obtained using the linear buckling, geometric nonlinear and double nonlinear methods. Key words: derrick steel structures; ultimate bearing capacity; partial model updating theory; simulation model;

dynamic load test; test stresses

井架钢结构在石油、采矿、建筑等众多工程领域应用广泛。极限承载力是井架钢结构使用过程中一个重要的工作指标,准确地预测出极限承载力是

保证安全高效生产的前提。目前对承载钢结构极限承载力的研究大都集中于理论方法[1~3]或无损伤缺陷的理想结构[4~10],对含损伤缺陷钢结构极限承载

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