أبحاث اختبار الانحناء على أكوام ورقة الصلب من نوع U.

خلاصة

تستخدم أكوام ألواح الصلب من نوع U على نطاق واسع في الهندسة الجيوتقنية, لا سيما للاحتفاظ الهياكل في الحفريات بنهر النهر, بسبب قوتها العالية, سهولة التركيب, وقدرات إيقاف المياه الفعالة. تبحث هذه الدراسة في أداء الانحناء للصلب من نوع U. أكوام ورقة من خلال الاختبار التجريبي, النمذجة النظرية, والمحاكاة العددية. يركز البحث على مقاومة الأكوام لحظات الانحناء في ظل ظروف التحميل المختلفة, تفاعلات بنية التربة, والخصائص المادية. المعلمات الرئيسية, مثل الحد الأقصى لحظة الانحناء, الانحراف الجانبي, ومعامل القسم, يتم تحليلها باستخدام بروتوكولات اختبار موحدة وطرق العناصر المحدودة. يتم تقديم التحليلات المقارنة لتكوينات كومة من النوع U ودرجات الصلب, بدعم من البيانات التجريبية والتركيبات الرياضية. توفر النتائج نظرة ثاقبة لتحسين نوع U كومة ألواح الصلب تصميمات لتحسين الاستقرار وكفاءة التكلفة في مشاريع الحفر العميقة.

1. مقدمة

أكوام ورقة الصلب U-type, تتميز بآلياتهم المتقاطعة وآليات المتشابكة على شكل حرف U., يتم تبنيها على نطاق واسع في هندسة الأساس للتطبيقات مثل دعم الحفرة الأساسية, سدود الانضاب, وحماية ضفة النهر. تشمل مزاياها التثبيت السريع, إعادة الاستخدام, وأداء ممتاز في الماء الغني, بيئات التربة الناعمة. لكن, أداء الانحناء لأكوام من النوع U تحت الأحمال الجانبية, مثل تلك التي يسببها ضغط الأرض أو قوى الهيدروستاتيكية, من الأهمية بمكان ضمان الاستقرار الهيكلي.

[](https://M.FX361.com/news/2018/0617/5217627.html)

تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق بشكل منهجي في سلوك الانحناء لأكوام ورقة الصلب من نوع U, التحليل النظري, والمحاكاة العددية. الأهداف:

1. تقييم قدرة الانحناء وخصائص التشوه لأكوام ورقة الصلب من نوع U تحت التحميل الثابت.
2. تطوير النماذج الرياضية للتنبؤ لحظات الانحناء والانحرافات.
3. قارن أداء ملفات تعريف الكومة المختلفة ودرجات الصلب.
4. تقديم توصيات التصميم للتطبيقات العملية في الحفريات على ضفة النهر.

يرتكز البحث في البيانات التجريبية, معايير الصناعة (على سبيل المثال, غب / ر 29654-2013 لأكوام الألواح الصلب الباردة), والرؤى من الدراسات ذات الصلة على تطبيقات كومة الصلب.

[](https://ebook.chinabuilding.com.cn/zbooklib/bookpdf/probation?المواقع = 1&bookid = 67859)[](https://geoseu.cn/yanjiuyuan/gangguanzhuang_lianxubi_tuwen_zongjie_jieshao.html)

2. الإطار النظري

2.1. لحظة الانحناء والتوتر

يخضع أداء الانحناء لأكوام ورقة الصلب من نوع U. الحد الأقصى لضغط الانحناء (\(\sigma_{ماكس}\)) في قسم الوبر يتم حسابه باستخدام صيغة الثني:

\[ \sigma_{ماكس} = frac{م ج}{أنا} \]

أين:

• \(م ): لحظة الانحناء (KNM),
• \(c\): المسافة من المحور المحايد إلى الألياف الخارجية (م),
• \(I\): لحظة الجمود من الوبر المقطع العرضي (م).

معامل القسم (\(W = \frac{أنا}{ج}\), CM³/م) هي معلمة مهمة لأكوام U-type, كما يحدد قدرتها على الانحناء. أكوام من النوع U النموذجي, مثل NS-SP-ⅳ, لديك معامل قسم من 1,320 CM³/م.

[](https://geoseu.cn/yanjiuyuan/gangguanzhuang_lianxubi_tuwen_zongjie_jieshao.html)

2.2. الانحراف الجانبي

الانحراف الجانبي (\(y\)) تحت الانحناء على غرار باستخدام نظرية شعاع Euler-Bernoulli من أجل كومة محملة أفقيا:

\[ لا frac{د^4 ذ}{DZ^4} = س(z ) \]

أين:

• \(هـ): معامل مرونة الصلب (210 GPA),
• \(I\): لحظة الجمود (م),
• \(س(z )\): الحمل الجانبي الموزع (kn/m),
• \(z ): العمق على طول الوبر (م).

للأكوام المضمنة في التربة, يتم دمج تفاعل بنية التربة باستخدام طريقة منحنى P-Y, حيث مقاومة التربة (\(p\)) مرتبط بالانحراف (\(y\)):

\[ p = k_h y \]

أين \(k_h\): معامل الترحيل الأفقي (kn/m³), تختلف مع نوع التربة (على سبيل المثال, 5,000-15000 كيلو نيوتن/متر مكعب للرمال الغرينية, 1,000-5000 كيلو نيوتن/متر مكعب للطين الناعم).

2.3. خصائص المواد

عادةً ما يتم تصنيع أكوام ألواح الصلب من نوع U من الصلب الساخن أو البارد, مع درجات مثل Q235, Q345, أو ASTM A572 درجة 50. قوة العائد (\(\sigma_y\)) يتراوح من 235 الكروب الذهنيه (س235) ل 345 الكروب الذهنيه (Q345), التأثير على قدرة الانحناء للكومة. لحظة الانحناء النهائية (\(M_u\)) تم تقريبه:

[](https://www.trdgf.com/11783.html)

\[ M_u = \sigma_y W \]

أين \(W\): معامل القسم (CM³/م).

3. المنهجية التجريبية

3.1. اختبار الإعداد

أجريت اختبارات الانحناء على أكوام ورقة الصلب من نوع U بعد بروتوكولات مماثلة لتلك الخاصة بالأحجار الخرسانية المسلحة, تكييف ل أكوام الصلب. تضمن إعداد الاختبار تكوين ثني من أربع نقاط لضمان الانحناء النقي في المنطقة الوسطى من الوبر:

[](https://pubs.cstam.org.cn/article/doi/10.6052/j.issn.1000-4750.2017.04.0286)

• العينات: ثلاثة أكوام من النوع U. (NS-SP-ⅳ, عرض 400 مم, سماكة 15.5 مم, طول 6 م; إلى 6n, عرض 600 مم, سماكة 10 مم; كومة مخصصة للبرد, عرض 800 مم, سماكة 8 مم).
• تحميل: قام المحركات الهيدروليكية بتطبيق أحمال تدريجية بنقطتين, 1.5 م, بدعم في نهايات الوبر.
• الأجهزة: مقاييس الإجهاد تقاس سلالات طولية, المحولات التفاضلية المتغيرة الخطية (LVDTs) انحرافات مسجلة, وتحميل خلايا مراقبة القوى التطبيقية.

تم إجراء الاختبار حتى وصلت الوبر إلى نقطة العائد أو أظهر تشوهًا كبيرًا من البلاستيك.

3.2. خصائص المواد

تم تصنيع أكوام تم اختبارها من الصلب Q345 (\(\sigma_y = 345 \نص{ الكروب الذهنيه}\), \(ه = 210 \نص{ GPA}\)). أكدت التركيب الكيميائي واختبارات الشد الامتثال لـ GB/T 29654-2013 المعايير.

[](https://ebook.chinabuilding.com.cn/zbooklib/bookpdf/probation?المواقع = 1&bookid = 67859)

3.3. بروتوكول التحميل

اتبع بروتوكول التحميل نهجًا يسيطر عليه الإزاحة, مع زيادات 1 مم/دقيقة حتى الفشل. الحمل المطبق (\(ص )) تم تحويله إلى لحظة الانحناء باستخدام:

\[ M = \frac{P L.}{4} \]

أين \(L\): المسافة بين الدعم (4.5 م).

4. النمذجة العددية

4.1. تحليل العناصر المحدودة

عنصر محدود (Fe) تم تطوير النماذج باستخدام ABAQUS لمحاكاة اختبارات الانحناء. تم تصميم الوبر كعنصر قذيفة ثلاثية الأبعاد مع خصائص مواد البلاستيك المرنة الخطية (\(ه = 210 \نص{ GPA}\), \(\sigma_y = 345 \نص{ الكروب الذهنيه}\)). تكررت شروط الحدود إعداد الانحناء من أربع نقاط, مع الدعم المثبت وقيود الأسطوانة.

تم محاكاة تفاعل التربة باستخدام عناصر الربيع مع صلابة مشتقة من منحنيات P-Y:

\[ P = 0.5 P_U LEFT(\فراك{ذ}{y_{50}}\يمين)^{1/3} \Quad Text{للطين, } y \leq y_{50} \]

أين \(p_u = 7.5 S_U ), \(S_U = 20 \نص{ KPA}\), و \(y_{50}\): انحراف في نصف المقاومة النهائية.

4.2. تصديق

تم التحقق من صحة نموذج FE مقابل البيانات التجريبية, مع الانحرافات المتوقعة ولحظات الانحناء في الداخل 5% من القيم المقاسة.

5. النتائج والمناقشة

5.1. سعة الانحناء

لحظات الانحناء القصوى (\(م _{ماكس}\)) بالنسبة للأكوام التي تم اختبارها كانت:

• NS-SP-ⅳ: 455 knm/m (معامل القسم 1,320 CM³/م).
• إلى 6n: 380 knm/m (معامل القسم 874 CM³/م).
• كومة بارد: 420 knm/m (معامل القسم 1,000 CM³/م).

أظهرت NS-SP-ⅳ أعلى سعة الانحناء بسبب معامل القسم الأكبر والمقاطع المتقاطعة الأكثر سمكا, تمشيا مع التنبؤات النظرية (\(m_u = sigma_y w )).

5.2. الانحراف الجانبي

أقصى انحرافات (\(y_{ماكس}\)) في منتصف span كانت:

• NS-SP-ⅳ: 22 مم في \(م = 400 \نص{ knm/m}\).
• إلى 6n: 28 مم في \(م = 350 \نص{ knm/m}\).
• كومة بارد: 25 مم في \(م = 380 \نص{ knm/m}\).

يتبع سلوك الانحراف نموذج Euler-Bernoulli, مع الانحرافات في الطين الناعم بسبب انخفاض صلابة التربة (\(k_h = 2,000 \نص{ kn/m}^3\)).

5.3. توزيع السلالة

سجلات الإجهاد تسجيل توزيعات سلالة خطية حتى نقطة العائد, تأكيد السلوك المرن. حدث تشوه البلاستيك في NS-SP-ⅳ في \(م = 450 \نص{ knm/m}\), مع سلالات تتجاوز 1,650 \(\mu\epsilon\) (إجهاد العائد على الصلب Q345).

5.4. مقارنات رقمية

طاولة 1 يقارن النتائج التجريبية والرقمية لكومة NS-SP-ⅳ:

يتحقق الاتفاقية الوثيقة من دقة نموذج FE.

5.5. تأثير درجة الصلب

دراسة حدودية قارنت Q235 (\(\sigma_y = 235 \نص{ الكروب الذهنيه}\)) و Q345 (\(\sigma_y = 345 \نص{ الكروب الذهنيه}\)) سير. زادت كومة Q345 \(م _{ماكس}\) بواسطة 47% (455 knm/m مقابل. 310 KNM/M ل Q235), تسليط الضوء على فائدة الصلب العالي القوة في الحفريات العميقة.

[](https://www.trdgf.com/11783.html)

6. الآثار العملية

6.1. تطبيق في الحفريات على ضفة النهر

تعتبر أكوام ألواح الصلب من نوع U مثالية للحفريات ضفة النهر بسبب قدراتها على إيقاف المياه ومقاومة الانحناء. كومة NS-SP-ⅳ, مع معامل مقطع عالي, يوصى بحفريات أعمق من 5 م, حيث تتجاوز لحظات الانحناء 200 knm/m.

[](https://M.FX361.com/news/2018/0617/5217627.html)

6.2. متطلبات التصميم

تشمل اعتبارات التصميم الرئيسية:

• قسم المعامل: حدد أكوام مع \(W GEQ 1,000 \نص{ سم}^3/ text{م}\) للتربة الناعمة.
• الربط: استخدام أنظمة مزدوجة للانحرافات 64%, كما هو موضح في الدراسات السابقة.
• الحماية من التآكل: تطبيق الطلاء لتمديد عمر الخدمة في البيئات الغنية بالماء.

المنشورات ذات الصلة

هل تتوفر طريقة كومة الأنابيب المناسبة للأرض الناعمة?

كان استخدام أكوام الأنابيب في بناء الأساس خيارا شائعا لسنوات عديدة. تستخدم أكوام الأنابيب لنقل حمولة الهيكل إلى أعمق, طبقة أكثر استقرارا من التربة أو الصخور.

أكوام الأنابيب | أكوام أنبوبي مواد درجات الصلب

فوائد دعامات الأنابيب يوفر استخدام دعامات الأنابيب في البناء العديد من المزايا الملحوظة: القوة والقدرة على التحمل: تشتهر دعامات الأنابيب بنسبة القوة العالية إلى الوزن. تقوم الأنابيب المترابطة بتوزيع الأحمال بالتساوي, مما أدى إلى هيكل قوي وموثوق. وهذا يسمح ببناء مسافات كبيرة دون الحاجة إلى أعمدة أو كمرات دعم زائدة.

ما هو معيار السوائل التي تنقل الأنابيب والتطبيقات غير الملحومة?

يعتمد معيار الأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل على البلد أو المنطقة التي تتواجد فيها, وكذلك التطبيق المحدد. لكن, بعض المعايير الدولية المستخدمة على نطاق واسع للأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل هي: أستم A106: هذه هي المواصفة القياسية لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة للخدمة في درجات الحرارة العالية في الولايات المتحدة. ويستخدم عادة في محطات الطاقة, المصافي, والتطبيقات الصناعية الأخرى حيث توجد درجات حرارة وضغوط عالية. ويغطي الأنابيب في الدرجات أ, ب, و ج, مع خصائص ميكانيكية مختلفة اعتمادا على الصف. API 5L: هذه هي المواصفات القياسية لأنابيب الخطوط المستخدمة في صناعة النفط والغاز. ويغطي الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة لأنظمة نقل خطوط الأنابيب, بما في ذلك أنابيب لنقل الغاز, الماء, والنفط. تتوفر أنابيب API 5L بدرجات مختلفة, مثل X42, X52, X60, وX65, اعتمادا على خصائص المواد ومتطلبات التطبيق. أستم A53: هذه هي المواصفة القياسية للأنابيب الفولاذية المجلفنة السوداء والملحومة بالغمس الساخن المستخدمة في مختلف الصناعات., بما في ذلك تطبيقات نقل السوائل. ويغطي الأنابيب في درجتين, أ و ب, مع خصائص ميكانيكية مختلفة والاستخدامات المقصودة. من 2448 / في 10216: هذه هي المعايير الأوروبية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة المستخدمة في تطبيقات نقل السوائل, بما في ذلك الماء, غاز, والسوائل الأخرى. اقرأ أكثر

ما هي أكثر أنواع التآكل شيوعًا التي صممت الأنابيب غير الملحومة الناقلة للسوائل لمقاومتها?

تم تصميم الأنابيب غير الملحومة الناقلة للسوائل لمقاومة أنواع مختلفة من التآكل اعتمادًا على المادة المستخدمة والتطبيق المحدد. تشمل بعض أنواع التآكل الأكثر شيوعًا والتي تم تصميم هذه الأنابيب لمقاومتها: التآكل الموحد: هذا هو النوع الأكثر شيوعا من التآكل, حيث يتآكل كامل سطح الأنبوب بشكل موحد. لمقاومة هذا النوع من التآكل, غالبًا ما تكون الأنابيب مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل, مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو المبطنة بطبقات واقية. التآكل الجلفاني: يحدث هذا عندما يكون معدنان مختلفان على اتصال مع بعضهما البعض في وجود المنحل بالكهرباء, مما يؤدي إلى تآكل المعدن الأكثر نشاطا. لمنع التآكل كلفاني, يمكن تصنيع الأنابيب من معادن مماثلة, أو يمكن عزلها عن بعضها البعض باستخدام المواد العازلة أو الطلاءات. تأليب التآكل: الحفر هو شكل موضعي من التآكل يحدث عندما تصبح المناطق الصغيرة على سطح الأنبوب أكثر عرضة للهجوم, مما يؤدي إلى تكوين حفر صغيرة. يمكن منع هذا النوع من التآكل باستخدام مواد ذات مقاومة عالية للتنقر, مثل سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ مع إضافة الموليبدينوم, أو عن طريق تطبيق الطلاءات الواقية. تآكل الشقوق: يحدث تآكل الشقوق في المساحات الضيقة أو الفجوات بين سطحين, هذه اقرأ أكثر

ما هي الأنواع المختلفة لشاشات الأسلاك الإسفينية?

شاشات سلكية إسفين, تُعرف أيضًا باسم شاشات الأسلاك الشخصية, تُستخدم بشكل شائع في مختلف الصناعات لقدراتها الفائقة على الفحص. وهي مصنوعة من سلك على شكل مثلث,

ما هو الفرق بين الغلاف المثقب وأنبوب الغلاف المشقوق ?

2 7/8في J55 K55، تعتبر أنابيب غلاف الآبار المثقبة واحدة من المنتجات الأساسية للصلب, يمكن استخدامها للمياه, زيت, حقول حفر آبار الغاز. يمكن توفير السماكة من 5.51 إلى 11.18 ملم بناءً على عمق بئر العميل والخواص الميكانيكية المطلوبة. عادة يتم تزويدهم بوصلة خيطية, مثل نيو أو الاتحاد الأوروبي, والتي سيكون من الأسهل تثبيتها في الموقع. يتوفر طول أنابيب الغلاف المثقبة من 3 إلى 12 مترًا لارتفاعات منصات الحفر المختلفة للعميل. يتم أيضًا تخصيص قطر الثقب والمنطقة المفتوحة على السطح. قطر الثقب الشائع هو 9 ملم, 12مم, 15مم, 16مم, 19مم, إلخ.