金属波纹管（通用11篇）
金属波纹管 篇1
波纹管检测 双壁波纹管测试 HDPE双壁波纹管分析
科标橡塑实验室提供波纹管检测、双壁波纹管测试及HDPE双壁波纹管分析服务。科标橡塑实验室是科标化工分析检测有限公司的下属单位。青岛科标化工分析检测有限公司位于青岛市市北区科标大厦，地处国家化工行业产学研示范基地。是一家专业从事橡塑材料、化工产品的分析测试机构，是化工行业产学研示范基地、中国青岛橡胶化工公共技术服务平台检测板块的运营单位。6
波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。
波纹管管壁较薄，灵敏度较高，测量范围为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定，密封端处于自由状态，并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性。工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长，使活动端产生与压力成一定关系的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。
波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器，有时也用作隔离元件。由于波纹管的伸展要求较大的容积变化，因此它的响应速度低于波登管。波纹管适于测量低压。
波纹管试验检测项目有哪些？
（1）波纹管检测项目
环刚度
局部横向荷载试验
柔韧性试验
抗冲击性试验
外观及规格尺寸检测
5根样品3根不合格，则该批产品不合格，2根不合格，再抽取5根，若仍有2根不合格，则该批产品不合格。
（2）预应力混凝土波纹管检测项目
集中荷载作用下径向刚度试验
均布荷载作用下径向刚度试验
变形测量
承受集中荷载后抗渗漏性能试验
弯曲后抗渗漏性能试验
外观及尺寸检测
检验项目有一项不合格时，则应抽取双倍数目对不合格项目进行复核，若仍有一项不合格，则判定该批产品不合格。
哪可以做波纹管检测、双壁波纹管测试、HDPE双壁波纹管分析？波纹管检测 双壁波纹管测试 HDPE双壁波纹管分析机构 科标橡塑实验室
金属波纹管 篇2
1YTHG金属波纹管的应用情况
1896年美国率先进行波纹管通道,波纹涵管的可行性研究。1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用波纹管通道进行实体测试。1929年加拿大首座波纹管用于一煤矿中。1931年澳大利亚首次建成8 m汽车通道一座。1990年日本高速公路设计规范制定了波纹管设计技术规范,随着波纹管在世界各地的安装使用,证明了此种结构在各种使用情况下的通用性,而且其寿命已超过了设计寿命。2003年内蒙古交通设计研究院、北方交通大学进行了相关试验,结果表明完全能满足设计使用要求,填补了国内空白。张石高速石太接线工程2005年年底开工,由于工程前期调查不详,给当地老百姓带来不便,为满足当地百姓灌溉农田的需要,在A匝道AK0+982及AK1+135处各增设一道管涵,当时此路段路基已完工;由于种种原因造成A匝道AK0+000～AK0+850段迟迟不能开工,直到2006年11月16日此段才施工,原AK0+741处为1 m～2 m的盖板涵,另外此处路基填土14 m高,地基为常年流水的软土地基,现时天气将转冷,由于工期较紧如仍按原设计,既不能保证质量,又不能保证工期,为此经建管处会同设计单位、施工单位多次现场察看研究决定将AK0+741处由原盖板涵改为直径2 m的金属波纹管涵,AK0+982及AK1+135处各增设直径1 m的金属波纹管涵。经过施工,在缩短工期,降低造价,保证质量方面均取得了较好的效果。下面就AK1+741处的施工情况作简单介绍。
1.1 基本情况
AK1+741处采用直径2 m,壁厚4 mm的YTHG金属波纹管涵,涵长65.7 m,涵顶填土12 m,1.2 m厚级配碎石基础垫层,涵底纵坡2%,两侧洞口为八字挡墙,斜角23°。
1.2 施工控制
1)施工放样。
对施工场地进行整平,布置各种材料堆放场地,组织所需机械设备。施工前组织测量人员根据设计文件放出管涵轴线,打好中边桩,在管涵范围边缘撒上白色灰线,测出原地面高程和挖方深度。
2)垫层施工。
基础垫层采用级配碎石,填筑宽度6 m,垫层厚度1.2 m。在中部预留2%预拱度,按每层20 cm松铺厚度分层填筑,采用XR-22M振动压路机碾压4遍～6遍,18～21光轮压路机补压,达到设计规定压实度。
3)金属波纹管的安装。
a.准备工作。安装工具及所需配件:梅花扳手、活口扳手、小撬棍、撬杠、手锤、凿子、螺丝刀、千斤顶等。检查波纹管管节的长度、直径、角度(生产厂家直接按设计角度预制好)是否与设计相符合。检查基础平整度、纵坡和标高以及涵管的轴线、角度和进、出水口的方向是否符合设计要求,并注意端头管节和中间管节的位置。b.安装工作。管壁防锈处理。金属波纹管在出厂时已经过热镀锌处理,为加强防锈作用,再涂乳化沥青或热沥青一道。一般沥青涂层的厚度要达到0.4 cm～0.5 cm。根据涵洞实际情况排放涵管,安装时从一侧排放第一根管节(斜交时第一节一端是斜边,一般为直边),使其管子中心和基础纵向中心线平行,同样把第二根就位。当两根管相邻法兰间相距3 cm～5 cm的间隙时,用小撬棍对准法兰上的螺栓孔,使其两根管法兰上的螺栓孔对正,这时从第二根管的另一端用撬杠撬动管节,使其纵向平移,使两法兰间相距在2 cm左右,然后全部穿上螺栓,拧上螺丝,平扣即可,此后依此方式逐节连接。镶石棉垫。由于现场地势等原因,有时相邻两法兰之间间距较小,这时用手锤、凿子把两法兰之间敲开大约1 cm的缝隙,用螺丝刀把石棉垫镶在两法兰之间。有时管子顶部间距较大,石棉垫镶嵌困难,用绑丝把石棉垫绑在螺栓上固定,然后开始对称锁紧螺丝,直至将石棉垫锁紧为止。校正管涵。连接完一节,用千斤顶校正管涵,使其中心在所规定的中心线上。c.安装注意事项。管身安装应贴在垫层上,使管涵能受力均匀。基础顶面坡度与设计纵坡一致,并且在管身沿横向设预留拱度,以确保管道中部不出现凹陷和逆坡。管节全部安装完后应检查管节位置是否符合实际要求。
4)管背回填。
a.为保证管底的回填质量,管底楔形块处的填筑材料采用级配良好的天然砂砾(含水量要求比最佳含水量大2%左右),人工用木棒在管身外向内进行夯实,木棒作用点必须紧贴管身,每个凹槽部位都必须夯实到位,然后用小型夯实机械斜向夯实,确保管底的回填质量。b.涵背两侧的回填采用级配良好的天然砂砾或与路基同材料回填。在管身最大直径两侧30 cm外使用18 t压路机碾压,30 cm内采用小型机械夯实,以避免压路机等大型机械设备对管涵的撞击。填筑时两侧必须同步对称进行。每层填筑厚度不大于20 cm,压实度要求达到95%以上。管顶填筑厚度60 cm以上方可用振动压路机碾压或通车。
5)洞口铺砌及防护。
洞口采用八字墙形式。材料为M7.5浆砌片石,选择几何尺寸合适的石块交错使用,在同一层形成错锁结构,保证错缝砌筑,不得出现竖向通缝。外露面要选择石质适当,色泽均匀,无风化剥落、无裂纹的大石块,以确保工程外露面平整、美观、结实。
2 YTHG金属波纹管有关要求
2.1 一般规定
金属波纹管在出厂前应严格按照波纹管生产验收标准进行验收,现场拼装必须严格按照要求及施工工艺安装,现场施工中土建部分验收标准可参照交通部有关桥涵标准,两侧及顶部回填土的验收可归入路基工程中。
2.2 基本要求
每道金属波纹管出厂时必须附有产品质量合格证书,运至施工现场后,必须逐节检查其几何尺寸,凡在运输过程中变形的不得使用。基础的地基承载力必须满足设计要求。安装时,拼接处必须清理干净,搭接紧密。安装铺设时,应平顺、稳固、管底坡度不得出现反坡,管内不得有泥土、砖石等杂物。必须采取有效措施,确保管涵外路基回填土的质量。高强螺栓禁锢前,应在法兰连接处用橡胶石棉点密封,每道波纹管管壁内外应均匀涂刷沥青,进行防锈处理,验收标准采用交通部颁发的有关沥青质量验收评定标准。
3 结语
YTHG金属波纹管涵施工与其他方法相比,施工工艺简单,工期短,土建与型材安装可分开实施,然后进行整体拼装,质量稳定,现场安装方便,不需使用大型机械设备,施工不受环境影响,适用范围广,尤其是在北方严寒地区,可有效解决普通混凝土管涵的反复冻胀破坏问题,还有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的错台现象,提高行车的舒适度与安全性,且造价低,比水泥管降低20%～30%的造价。因此具有良好的社会效益和经济效益。今后在公路改建和公路养护中将发挥积极的作用。
参考文献
[1]孟令东.PP-R管沿楼地面敷设施工技术[J].山西建筑,2007,33(28):174-175.
金属拱形波纹屋盖研究 篇3
关键词:金属拱形波纹屋盖;性能;应用;存在问题;改进方法
1 引言
1996年,我国著名空间结构专家刘锡良教授结合国内外相关研究成果,总结国内外同类结构的工程实践经验,提出了适合我国国情的金属波纹拱形屋盖结构概念,通过天津大学土木工程系空间结构研究室与北京银河屋面成型技术研究所的联合研制开发,现已成为一门实用的新型屋盖施工工艺,在我国得到了广泛的推广和应用。
2 性能
金属拱形波纹屋盖结构所用的彩色镀锌钢板生产厂家为上海宝钢,材质为TStE28或TStE34结构用钢,基板的屈服强度为280MPa,镀层2/2A,镀锌量≥20um,光泽度60°标准,耐盐雾性能≥500h,彩色镀锌钢板具有优异的装饰性、成型性、抗腐蚀性、涂层粘着力强,可长期保持色泽艳丽。
金属拱形波纹屋盖结构跨度为6-42m,传统砖混结构、钢筋混凝土柱、型钢结构,钢管立柱型钢梁、钢管混凝土梁柱或原有建筑物承载体均可作为金属屋盖的承载结构,金属屋盖通过特种连接角钢与之连接,若利用原有建筑物作为承载结构,须重新进行受力分析计算及专业设计后方可施工。
建筑物屋面以下的维护结构可采用砖砌体、轻质砌体、钢板、保温泡沫夹心钢板、保温阻燃泡沫薄型夹心钢板,微金玻璃及其他复合型材料,维护结构范围广泛。
金属拱形波纹屋盖结构保温隔热通常采用三种做法:室内喷涂阻燃聚氨酯泡沫,室内粘附聚苯乙烯泡沫,内层吊顶等做法。保温隔热厚度一般采用1cm-5cm和8cm(东北地区)两种,可适应不同的自然环境对保温隔热的要求。
金属拱形波纹屋盖屋面板为机械锁边,全封闭自锁防水,永无渗漏;屋面为拱形,可自然排水,也可用MMR钢水槽和PVC落水管组合排水,还可以采用天沟排水(包括内天沟、外天沟)。
金属拱形波纹屋盖结构本身无须装饰就很有装饰效果,用户也可以根据需要喷、贴装饰材料,还可预锁吊耳、碟耳,进行吊顶装修。
成机型有MMR-118、MMR-178、MMR-238三种型式,屋面型式有拱形、平板型式,根据跨度大小采用相对应的机型和屋面形式。
3 特点
(1)施工速度快。机械化施工赋予了这种结构神奇的施工速度,一搬情况下一个台班可制作安装这种结构600-1000m2,1万m2屋盖可20天完工。
(2)用料省、自重轻、造价低廉。金属波纹拱壳屋顶是一种新型空间结构,此种结构集传载、受力、围护、保温、防水等作用于一身,使材料得以充分发挥作用,重量仅为12-21kg/m2,不但用钢量少、造价低,而且使整个屋面的恒荷载较小。
(3)防水防腐性能好、色泽艳丽、造型美观。彩钢板的耐腐蚀性较好,色彩艳丽,且同一建筑可选用多种颜色的彩钢板组合使这种结构外形美观。
(4)金属拱形波纹屋盖结构经专用设备解体后可异地重组,避免了因城市改建、扩建所造成的建筑物拆除报废现象,可大大节约国家资源。
4 应用
金属拱形波纹屋盖结构应用广泛,可用于以下场所:
(1)工业建筑:大型厂房、仓库、冷库、净化间、加油站。
(2)公共建筑:办公楼、展览厅、体育馆、影剧院、商场、餐厅、娱乐中心。
(3)民用建筑:别墅、民用住宅。
(4)组合式活动房屋:施工房、野外作业办公室、宿舍、营房、售货亭。
(5)箱柜、车厢:冷藏箱柜、火车汽车冷藏车厢。
(6)加层、内隔:原有建筑接层,建筑物、火车、轮船内隔墙及天棚等。
金属拱形波纹屋盖结构自引进油田后,在油田建筑业得到了广泛应用,管理局青少年宫屋面、向阳广场保龄球馆屋面、采油院工房、周矶墙板厂、研究院车棚、公司工棚屋面、砖厂厂房等等建筑物都采用了金属拱形波纹屋盖结构,该结构施工工期短,使用这么多年来,大部分屋盖在结构方面一直没有出现过重大问题,说明金属拱形波纹屋盖结构在建筑业上性能还是比较优良的。
5 存在问题
经过多年施工及工程质量回访,发现金属拱形波纹屋盖结构也存在以下不足之处。
(1)由于制作金属拱形波纹屋盖结构的彩钢板较薄,而且没有其它支撑体系,所以抵抗整体失稳的能力较弱,且没有第二道防线来抵抗外部作用,整体失稳破坏具有突然性。2008年特大雪灾导致了免烧砖厂屋面板局部坍塌。
(2)拱形槽板的曲率大小靠槽板上的横向小波纹来调整,小波纹的存在彻底改变了钢板的力学性能,使截面的应力分布十分复杂。一方面可以提高钢板的局部稳定承载力,另一方面可能会削弱结构跨度方向的刚度。由于在小波纹的辊压过程中钢板发生了塑性变形,使得金属拱形波纹屋顶产生了大量的残余应力,这些残余应力不仅影响结构的力学性能和抗腐蚀性能,而且对结构的承载力构成了威胁。
(3)由于金属拱形波纹屋盖结构的自重较轻,容易受到脉动风压的影响。比如测井工棚2002年曾经因为刮罕见特大风,屋面板被掀掉3块。
(4)屋盖与构筑物结合处节点防水效果不好、容易发生漏水现象。海马超市、向阳商场等屋面结合处,都存在不同程度的漏水现象。
6 解决办法
通过查阅相关资料,针对影响波纹拱壳屋顶安全性能的主要因素,提出以下安全思路及改进措施。
(1)承载力和抗风力方面改进办法。
波纹拱壳屋顶是一种集传力、受力、围护保温为一体的大跨薄壁空间结构,为了保证这种结构的负荷安全,其使用跨度在现有设备和结构形式条件下,目前不宜大于30m,特殊荷载条件下和较大跨度时,应采取加固措施,以确保结构安全。波纹拱壳屋顶的根部一般支撑在与拱脚角度相适应的角钢上,并用φ8的自攻螺丝固定,建议用φ8的螺栓加钢压板固定,以提高拱脚抗局部失稳的能力。
波纹拱壳屋顶上的细小波纹对结构的安全性能的影响不可忽视,所以结构的设计中必须考虑波纹对整个结构承载力的影响。
波纹拱壳屋顶为了成型需要,将直槽板轧弯成弧形的拱板,并通过调整弯板机压鼓的咬合深度在波纹拱壳的槽板上轧制了许多横向波纹,这些波纹大大降低了整个结构的承载力,因此,可以从波纹拱壳屋顶的成型工艺入手,开发无波纹拱壳屋顶的成型技术。无波纹拱壳屋顶所用材料可与波纹拱壳屋顶相同,所受荷载形式与波纹拱壳屋顶相同,无波纹拱壳屋顶与波纹拱壳屋顶相比,不但有其优点,而且还有成型工艺更简单、承载力更高的优点,冶金设备专家认为此成型技术是可行的。
(2)节点方面改进方法。
金属拱形波纹屋盖与承载体结合处原设计做法是:节点外抹防水砂浆找坡后刷防水涂料,但从使用情况来看,砂浆与金属板之间容易出现裂缝,雨天室内有渗水现象。后经维修采用26号镀锌铁皮泛水作法。取得很好效果。
金属波纹管 篇4
波纹管的质量、性能的好劣直接影响着预应力桥梁的.整体质量.结合实践对塑料波纹管的材料、检验、安装进行简要介绍,并指出穿束时应注意的一些问题,对于塑料波纹管的应用推广具有一定的参考价值.
作 者：冯兴国 FENG Xing-guo 作者单位：武警交通直属工程部,北京,101504 刊 名：交通标准化 英文刊名：COMMUNICATIONS STANDARDIZATION 年，卷(期)： “”(5) 分类号：U444 关键词：桥梁 塑料波纹管 控制因素
变压器金属波纹储油柜的选用 篇5
关键词：变压器,波纹储油柜,有效容积,波纹管
1 金属波纹储油柜的结构特点
金属波纹储油柜一般由柜罩、柜座、波纹膨胀芯体、输油管路、注油管、排气管、输油软连接管、油位指示、报警装置等构成,通常有外油卧式、内油式和外油立式。
(1)外油卧式金属波纹储油柜如图1所示,采用波纹管作为呼吸腔与外界进行空气交换,结构与胶囊式储油柜类似,具有改造方便,无凝露,波纹管压力对变压器影响小等优点;缺点是波纹管伸缩时易卡涩,可能导致变压器本体重瓦斯动作跳闸;另外,一般采用拉带式油位计,运行中拉带易卡滞造成油位失真。
(2)内油式金属波纹储油柜如图2所示,采用波纹管作为储油空间,外加保护外罩,外形尺寸较大,对变压器设计中的外绝缘距离有一定要求;另外对波纹管材质也有较高要求,材质过硬则波纹管对本体外加一个压力可能影响本体压力释放阀的动作定值和本体油流响应速度,材质过软则波纹管储油后有倾倒危险,故一些内油式金属波纹储油柜增加了连杆、导轨等装置,但会带来卡滞问题;变压器运行状态下,波纹管温度高于外罩,温差会导致凝露的产生,对金属部件腐蚀有一定影响。
(3)外油立式金属波纹储油柜如图3所示,波纹管伸缩方向为纵向,并采用了外挂式磁耦合翻转油位计,可避免外油卧式和内油式金属波纹储油柜的主要问题;超柔性波纹管附加应力小,对变压器本体影响很小。
2 金属波纹储油柜的选用
2.1 补偿容积计算
储油柜的补偿容积是根据变压器的总油重及使用地区的最高、最低环境温度来计算的[1],即:
式(1)广泛应用于胶囊式储油柜的容积计算,对于金属波纹储油柜,还须考虑金属波纹管的工作特性,即参考金属波纹储油柜的工作特性曲线。
2.2 波纹管的V-P曲线
金属波纹管的结构特性决定了不管是外油式还是内油式储油柜都有一定无效空间。波纹管完全收缩时,内部仍有一定空间;拉长到一定程度时,将失去正常弹性,继续拉伸时,扩张的空间也属于无效空间。内油式波纹管的压力-波纹管容积关系曲线(V-P曲线)如图4所示。
波纹管工作时应保证处于上、下有效工作点之间。内油式金属波纹储油柜有多组波纹管并联使用时,应保证各组波纹管的V-P曲线一致。
2.3 金属波纹管片数
波纹管由于存在上、下有效工作点,因此有单波有效容积和单波无效容积。有效容积可理解为上、下有效工作点间变化的容积;无效容积可理解为波纹管处于收缩状态下的最小容积。单波有效容积一般由制造厂提供,根据单波有效容积和储油柜总容积可计算出储油柜所需金属波纹管片数:
式中,n为金属波纹管片数;v为单波有效容积。
根据式(2)计算出的n为V容积的储油柜所需金属波纹管的最小片数,实际应用中,为了提供一定裕度,采用的片数应大于n。
2.4 有效容积
金属波纹储油柜的有效容积可通过3种方式计算[2,3]。
(1)根据单波有效容积和波纹管片数计算:
式中,Ve为波纹储油柜的有效容积。
(2)根据总容积和单波有效容积、单波无效容积计算:
式中,v′为单波无效容积。
(3)根据波纹管内径和伸缩长度计算:
式中,R为波纹管实测内径;L为波纹管有效伸缩长度。
3 结束语
根据外油卧式、内油式和外油立式金属波纹储油柜的结构特点,推荐选用外油立式金属波纹储油柜。外油立式金属波纹储油柜由于对大型超柔性金属波纹管的工艺要求高,且运行数量较少,因此在应用中应注意积累运行经验。变压器厂家应提供波纹储油柜油位与油温关系曲线,以便现场施工中正确添加变压器油。传统上应用于胶囊式储油柜的容积计算公式不能直接搬用,必须考虑金属波纹管的有效容积。厂家提供的储油柜应经有效补偿容积核算并具有一定裕度。
参考文献
[1]朱英浩.全充满油的全密封油保护系统-油浸式变压器全密封结构[J].变压器,2003,40(2):1,2
[2]于波.外油式金属波纹管储油柜油位异常分析及处理[J].广西电力,2012,35(4):35~37
金属波纹管 篇6
【关键词】钢波纹管涵；高填方路基；应用
一、钢波纹管涵优势
钢波纹管涵在高填方路基上应用是具有一定优势的，因其抗变形能力和抗沉降能力较强强，使得其在软土、膨胀土和湿限性较强地基承载力较低的地区应用的比较多，且其效果相对较好；钢波纹管涵对高填土方路基进行施工的时候，其也能有效的缩短工期；钢波纹管涵在工程造价方面，即便是地材和人工短缺的地方，其也要比同类经济跨径桥涵洞地区成本低；因施工中采用的是标准化设计，一定程度上能缩短生产周期，也能使施工质量得到有效控制；在实际应用过程中，钢波纹管函不仅不受环境影响，同时也能集中进行生产，这就使得其施工成本得以降低，施工质量得以控制；采用钢波纹管涵在现场安装过程中不采用大型设备，就能实现安装且其安装便捷；在实际应用过程中，钢波纹管涵节省水泥、块石、砂等等材料，也能减少不必要的环境污染。此外，钢波纹管涵在寒冷冻融地区应用，也能使混凝土结构破坏率降至最低。
二、钢波纹管涵在高填方路基中的应用
（1）钢波纹管涵在高填方路基中应用应该注意的问题。钢波纹管涵在高填方路基中应用的时候，必须以施工季节为依据，对施工质量进行控制，尽量避免冰冻季节施工而工程质量无法得到保证。在实际施工中，尽量对基础、涵管侧面和顶部填料进行分层碾压，并使碾压厚度与实际标准一致，以避免管涵应力集中、涵管变形或是两侧陷入沉陷跳车现象出现；在对钢波纹管涵进行拼装时，要先对涵底纵坡进行控制，并在管节上采取必要的防腐措施，以保证涵洞使用性能、延长其使用寿命。（2）钢波纹管涵施工要点。钢波纹管涵在施工过程中，对底座、装卸、出口及填土要求是十分严格的。要求其底座必须由松散材料组成，并保证钢波纹管涵和底座能有效的粘合在一起。粘合过程中也要保证与钢波纹管直接接触材料的粒径必须在75cm以内，也要保证粘和过程中无冻土、高塑土或腐殖质土。这样，施工过程中是软基时，可以先以路基的形式进行处理，再用钢波纹管涵结构方法进行施工就能满足一定需求。在对高填土或沉降较大的路段进行施工的时候，可以以沉降计算结果为依据对预拱度进行合理设置。安装之前，最好对钢波纹管涵的管节和附属配件进行相应检测，不仅要对其结构尺寸，也要对防腐状况进行检测。一旦钢波纹管表层镀锌层质质量无法达到实际标准的时候，就应该在其表面涂上防腐材料，以保证施工质量；要对钢波纹管涵洞口进行处理，先对进出洞口管节和路基边坡坡率进行处理，使其保持一致。之后在与河床接头进出口地面位置设置边坡并用双层浆切片石进行铺砌，以避免冲刷，保证工程质量，同时也要进行必要的防渗漏处理；要对结构物两侧进行回填，毕竟回填质量对结构有一定影响。为了保证工程质量并，就要重视施工过程和回填质量，尤其是回填料、回填方式及压实度。在对钢波纹管涵的回填材料和回填方式进行选择的时候，最好与路基填筑保持一致。毕竟钢波纹管涵结构对周围土体会产生侧压力，在填材料过程中要尽量选用颗粒状材料，以保证其密实度。同时也要保证钢波纹管涵结构可靠性，在选用材料的时候应该选择孔径较大且其最小压实度在90%以上的材料。选用压实机械的时候，应该以现场实际状况为依据进行选择，以保证材料密实度符合标准规定。在对结构物两侧进行回填的时候，尽量选用分层回填方式并保证填料层厚在15～30cm之间。在压实过程中，先将下一层压实再进行下一层回填，并保证两层填高差在上层厚度之内。同时，回填过程中也要特别注意高填方涵洞填土实际需求。
三、结语
目前来看，国家比较重视钢波纹管涵技术，已经开始对其设计和施工规范进行编写。在不久的将来，钢波纹管涵技术不仅在高填方路基中有较好的应用，在其他工程中也将会有更好的应用。
参考文献
[1]姜新星，孙丹．金属波纹钢管涵在梯红高速公路中的应用[J]．南北桥．2009（6）
[2]李国．钢波纹管涵在繁大高速公路的应用[J]．山西建筑．2012，38（7）
[3]焦安静．浅谈公路建设中钢波纹管涵施工技术[J]．城市建设理论研究．2011（28）
金属波纹管 篇7
My grandfather took me to the fish pond on the farm when I was about seven, and he told me to throw a stone into the water. He told me to watch the circles created by the stone. Then he asked me to think of myself as that stone.
“You may create lots of splashes in your life, but the waves that come from those splashes will disturb the peace of all your fellow creatures,”he said.
“Remember that you are responsible for what you put in your circle and that circle will also touch many other circles.”
“You will need to live in a way that allows the good that comes from your circle to send the peace of that goodness to others. The splash that comes from anger or jealousy will send those feelings to other circles. You are responsible for both.”
That was the first time I realized that each person creates the inner peace or discord that flows out into the world. We cannot create world peace if we are riddled with inner conflict, hatred, doubt, or anger.
We radiate the feelings and thoughts that we hold inside, whether we speak them or not. Whatever is splashing around inside of us is spilling out into the world, creating beauty or discord with all other circles of life.
这是苏语系印第安人部落中流传的一个古老的故事……
在我七岁那年，我的祖父带我来到田边的一个池塘。他让我丢一颗石子到水中，并嘱咐我仔细观察石子所激起的水波纹。然后他叫我把自己想象成那颗石子。
他说：“在生命的水面上，你也许能激起许多波纹，而你所激起的波纹也会打破别人的平静。”
“要谨记，对你所激起的波纹的后果负责，因为它们会影响到别人的波纹。”
“你应当努力把自己波纹中的善意和宁静传递给他人。如果你的波纹炫耀的是愤怒或嫉妒，别人也会受到你的影响，因此你也要对此负责。”
这是我第一次认识到，每个人心怀的平静或浮躁都会影响世界。如果我们自己内心都被冲突、仇恨、疑虑或者愤怒所纠缠，自然就不能给世界带来和谐。
无论我们是否说出心中的感情和想法，我们都在向外界传播它们。无论我们内心激起的是何种波纹，它们都会在人际传播，与别人的生命波纹一起激扬美丽，抑或制造不和。
公路钢波纹管涵洞的施工 篇8
关键词：钢波纹管,涵洞,施工,优点,作用
引言
钢波纹管涵是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式。波纹管是由钢、铝或塑料等材料制成。对公路涵洞来说, 波纹管涵是替代钢筋砼圆管涵的优质公路建材。该产品具有工期短、重量轻、安装方便、耐久性好、工程造价低、抗变形能力强、减少通车后养护成本等特点, 尤其应用在高寒冻土地区、软土路基地带, 具有明显的经济效益。
1 工程实例应用
省道陵沁线西上庄至西河段公路工程该项目起点位于晋城市城区西上庄, 终点位于阳城县西河镇阳邑村。路线全长54.434公里, 全线按双向四车道一级公路标准建设, 设计速度60km/h, 路基宽度20.0m。考虑到路线的重要性及地质地形的复杂性, 将原有的钢筋混凝土拱涵变更为波纹管涵, 该管涵为原型整体管, 采用整管节拼装、法兰螺栓连接。本项目涵洞采用此方法, 大大缩短了涵洞修建时间, 保障了全线土石方的正常施工, 并降低了工程造价, 保证了施工工期。
1.1 钢波纹管涵施工工艺原理
钢波纹管涵洞施工以其结构的“薄壳”受力理论为依据, 由于轴向波纹的存在, 轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变可以更大程度上分散荷载的应力集中, 充分发挥钢波纹管结构的优势, 适应地基变形。
1.2 钢波纹管涵适用范围
适用于各等级公路中钢波纹管管径为大于2.0m小于等于6.0m的涵洞或通道。
1.3 钢波纹管涵施工工艺
1.3.1 施工准备
涵洞施工前组织测量人员根据设计文件放出管涵轴线, 打好中边桩, 在涵管基础范围边缘撒上白灰线, 测出原地面高程。严格控制各分部的平面尺寸和顶面标高。
1.3.2 基础开挖
根据放样的桩位用白灰撒出开挖边界, 根据地质情况采用相应的开挖边坡比例和支护方式, 开挖采用挖掘机开挖, 开挖至距设计标高30cm时停止开挖, 用人工开挖、整平, 避免超挖和基底土遭受扰动。基础四周设置排水沟, 避免雨季基底被浸泡。
1.3.3 基础垫层填筑
基础垫层采用级配良好的砂砾填筑, 顶层采用粗砂找平。施工采用振动压路机分层填筑、分层压实的方法进行, 每层厚度25cm, 厚度和压实度均应达到设计要求, 并进行沉降量观测, 沉降量不大于2mm。同时在基础垫层顶面预留涵长0.2%~1%的预拱度, 确保管道中部不出现凹陷或逆坡。
1.3.4 管身安装
(1) 管身安装前要仔细检查涵管底部基础平整度、标高, 确定涵洞位置、中心轴线、中点;
(2) 根据涵洞实际情况, 排放波纹管。如果涵洞两侧进出水口是与路基同坡度的斜口形式, 安装时先安装中间管节, 在基础长度方向留出进出水口位置。中间管节全部安装完毕、校正就位后再安装两侧进出水口。安装时从一侧排放第一根管节, 使管中心和基础纵向中心线平行, 同样把第二根管放置就位, 当两根管相邻法兰间距3cm~5cm时, 用小撬棍对准法兰上的螺栓孔, 使其对正, 这时从第二节管的另一端撬动管节, 使其纵向平移, 使法兰间距在2cm左右, 然后全部穿上螺栓, 拧上螺丝, 带平扣即可。此后依次逐节连接, 每道涵洞中间管节无先后次序, 可随意连接。
(3) 管节全部拼装完成后, 应检查管节位置是否符合设计要求。并在管身内侧所有钢板拼缝采用密封胶进行密封防止泄露。
(4) 管节内外管壁涂上或喷上含有石棉纤维的厚沥青一道。或涂涮两遍沥青和石油的拌和物, 以加强防腐蚀作用。从外观看管壁内外均匀的涂成了黑管即可。但是必须要等到沥青晾干后方可回填。一般沥青涂层的厚度要达到0.4mm~0.5mm。此外, 还可采用加厚管壁的办法, 一般管壁每年蚀耗厚度为0.01mm~0.03mm。可按计划使用年数和此数值估计增加厚度。两种涂涮剂的配合比和涂涮方法如下:a) 含有石棉纤维的厚沥青涂料涂料的溶剂是高质量的沥青, 石棉粉的含量≥30%。喷涂方法:可用气压喷涂, 或毛刷涂刷, 每次喷涂层厚7mm~8mm, 喷涂用量为1kg/m2左右。被喷涂物表面应特别干爽, 无油污。涂刷在废水浸泡或常水位以下部分的涵管。b) 沥青与煤油的拌和物涂料涂料沥青与煤油之配合比为54:46, 使用此涂料时应涂刷2遍, 使涂刷层总厚度达到0.4mm~0.5mm, 涂刷用量为0.6kg/m2。有条件时用喷枪喷涂, 效果更好, 涂刷部位与上述相同。
1.3.5 两侧及涵顶回填
涵管两侧回填采用级配良好的天然砂砾, 回填底宽度 (包含钢波纹管管径) 为8m, 采用1:1的坡进行回填, 砂砾回填高度到最大管径处, 然后进行土方回填, 压实度要求不小于96%;填筑前在涵管的两侧用红色油漆按每20cm高度标注进行回填, 回填时涵管的两侧应对称施工。为保证管底的回填质量, 钢波纹管涵顶部及周围20m范围内禁止强夯;涵管上方当回填土厚度超过30cm后, 采用压路机静压, 填土厚度超过60cm后, 采用压路机振压, 压实度不小于96%.钢波纹管涵回填没有达到最小填土高度时禁止一切重型车辆通行。对于锲形部回填, 回填材料采用C15砼。
2 钢波纹管涵施工优点
与以往修建钢筋砼拱涵相比较, 采用钢波纹管涵施工有以下优点:
2.1 钢波纹管涵施工操作简单, 现场无需大型设备, 拼装方法快捷可有效缩短施工周期。
2.2 钢波纹管涵安装时采用分片拼装技术, 不仅能方便涵管的装卸和运输而且现场施工也易于操控。
2.3 钢波纹管涵施工免除了砼浇筑、钢
筋焊接等工序, 对周边噪声污染较少, 而且舍弃了常规建材, 如水泥、砂、石子、木材等, 其环保意义深远。
2.4 涵管回填时, “楔形区”部位的压
实方法采用方形木棒初夯然后再使用小型机具斜向夯实, 确保了回填压实质量。
2.5 采用钢波纹管涵施工, 不仅施工速
度快, 而且钢波纹管适应的地质条件范围较广 (软土地基、寒冬地区、膨胀土地区均可采用) , 适应变形能力强。可在抢险救灾、处理突发事故中得到广泛的应用。
3 钢波纹管涵施工时的注意事项
3.1 所有用于连接的螺栓、螺母均应符
合《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》中强度性能等级8.8以上规定。
3.2 卡箍和管之间采用石棉或橡胶密
封垫, 密封垫的宽度50mm~80mm, 厚度5mm~10mm。
3.3 螺栓连接时采用专用密封胶进行密封防渗及防锈。
3.4 钢波纹管涵出厂时, 必须附有产品质量合格证书, 出厂前进行必要的预拼装。
3.5 为保证连接螺栓扭矩的要求值, 在
回填前全面检查每个螺栓, 用扭力扳手测定扭矩, 确保每个螺栓扭矩满足要求。
3.6 现场施工应对局部的防腐涂层缺陷采取有效的补救措施。
3.7 涵管卸落和拼装起吊时要有专人负责指挥, 所有人员应听从指挥人员的安排、部署。
3.8 由于涵洞施工场地相对较为狭小,
因此机械操作手要严格按操作规程操作, 密切注意周围人员, 避免对施工人员造成伤亡。
4 结语
我公司在省道陵沁线西上庄至西河段公路工程涵洞施工中采用此方法, 工程质量和进度都受到业主的一致认可和好评。
机械密封波纹管扭转刚度实验 篇9
在开发机械密封产品时,机械密封端面摩擦扭矩测量一直是人们密切关注的问题。一方面,摩擦扭矩决定着机械密封运转时的摩擦功耗,端面磨损量,摩擦发热量以及端面温度等工作参数影响着机械密封工作性能;另一方面,摩擦扭矩的测量方法虽然有许多,但实测过程中由于受各种因素的影响至今还未见有对机械密封实际运行时的端面扭矩进行测量的理想或成熟的方法。其中光纤传感器是最近研究的比较多的方法,但是我们要论证是否可行,根据M=Kθ,K为机械密封波纹管的扭转刚度,而K就是要测量的。因为波纹管的扭转刚度比较大,而且要得出精确的数据普通方法是不行的,所以我们设计了一种纯扭矩实验,然后应用数字图像处理的方法来处理获得的数据,最后得到了比较精确的波纹管刚度的数值。
1 实验装置
此次实验采用的实验装置有CCD(Charge Coupled Device)、计算机接口IEEE1394视频卡、氦氖激光器、精密高度调整台和角度调整台、加工完成的定滑轮、机械密封焊接金属波纹管,如图1,图2所示,同时用计算机进行图像的采集和处理。
2 实验设计
在此实验中,由于波纹管的扭转刚度预计是比较大的,但是要得出精确的数据,我们没有直接将波纹管进行扭转的工具,所以我们设计出一种能产生纯扭矩的实验方法,所得到的效果如同直接用扭转工具进行扭转一样,如图3所示。波纹管两端固定的铁棒作为力臂来使用,然后在两根铁棒的另一端系非常牢固的尼龙线来穿过放置在防振台两个边缘的定滑轮吊起托盘,最后在托盘上放砝码。加砝码的时候需要注意不可加的过快,每次要等到托盘稳定了拍完照片再往上加,这样就会得到精确的照片。
在波纹管上贴上小的反射镜(反射镜一定要垂直于防振台保证光线水平反射),氦氖激光器发出激光照射到贴在波纹管的反射镜上,反射到放在防振台上的黑幕上。最后使用CCD去拍摄反射到黑幕上的照片,然后通过计算机收集这些图片。
3 实验步骤
1)将波纹管固定在水平的防振台上。2)制作两根铁棒可以固定在波纹管两端。3)在防振台上安置两个定滑轮。4)用结实的尼龙线固定在铁棒一端,穿过定滑轮吊起托盘。5)在固定好的波纹管上下各贴一面小镜子。6)用小型激光器发射激光照到小镜子上,然后反射在固定的黑幕上。7)加砝码时,用GUPPY F-080 CCD拍摄反射的图片。8)用计算机采集拍摄的图片。9)运用UU3软件分析拍得图片,得到在黑布上光点的移动距离。10)应用
4 实验结果分析
UU3软件分析的结果见表1。
加载时,UU3软件分析的X方向的总位移为:
X=1.565+2.846+5.627+5.408=15.446 (1)
下面我们再来做一组卸载的实验,以确定波纹管在加载过程中是否发生了不可逆转的变形,分析结果见表2。
卸载时,UU3软件分析的X方向的总位移为:
X=-1.563-4.954-4.488-4.497=-15.502 (2)
比较式(1)和式(2)的结果可以看出,波纹管在加卸载过程中没有发生不可逆转的变形。
由图4可知,当加载时,用插值计算时,X方向的位移与加载的重量基本呈现一种线性的变化趋势。说明在此加载过程中,波纹管没有发生塑性变形,而波纹管的扭转刚度是一个固定的值。
波纹管上部分别加载1 kg,1 kg,2 kg,2 kg时用插值时, 照片中的计算激光反射光点在X方向的移动距离为:
X=1.565+2.846+5.627+5.408=15.446。
在此UU3所分析的图5中,计量单位为8个像素为1 mm,所以X,Y的移动距离换算为毫米插值计算时:
X=15.446÷8=1.930 75 mm。
最终实验加载是6 kg,力臂为0.2 m,所以:
M=6×9.8×0.2=11.76 N·m。
在实验中测得波纹管距离光点的距离是R=1.2 m,所以:
其中,L为弧度;K为扭转刚度。
由此实验可知,此焊接波纹管的扭转刚度为6 969 N·m/rad。
摘要：利用巧妙的实验设计,通过在波纹管上加纯扭转,再用激光进行照射,拍摄从镜面上反射到黑布上的光点的照片,应用UU3软件进行图像处理,得出了较精确的波纹管扭转刚度。
关键词：机械密封,焊接波纹管,扭转刚度,图像处理
参考文献
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波纹型筒体衬板在球磨机上的应用 篇10
关键词：球磨机；波纹型筒体衬板；材料选择；工艺设计；研磨体 文献标识码：A
中图分类号：TD453 文章编号：1009-2374（2015）15-0040-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.020
中条山有色金属集团有限公司篦子沟矿业公司选矿厂自20世纪50年代建矿投产运行至今，一直是使用4台Φ3.2×3.1格子型球磨机。4台球磨机筒体衬板一直用原仿苏初期设计的锲型衬板（搭接螺栓固定式）。经过多年的使用，发现球磨机衬板存很多缺陷，我单位工程技术人员通过实地考察及实验研究证实把锲型筒体衬板改造为长块波纹型筒体衬板可以起到更好的研磨效果，能够降低能耗提高产量。
1 球磨机及其衬板简介
1.1 球磨机工作原理
在选矿工业中，球磨机筒体内的轴线按规定的转数回转时，装在筒内的破碎介质和矿石在离心力和摩擦力的作用下，随着筒壁上升到一定高度，然后脱离筒壁自由落下或滚下。矿石的破碎主要是靠破碎介质落下时冲击力和运动时的磨剥作用。矿石从圆筒一端的空心轴颈不断地给入，而磨碎以后的产品经圆筒另一端的空心轴颈不断地排出，筒内矿石的移动是利用不断地给入矿石的压力来实现。
1.2 球磨机衬板作用及选用
球磨机衬板主要有两方面作用：一方面球磨机衬板可以保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，另一方面可以利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，以增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。一般情况下，球荷（球磨机内装球量）摩擦程度主要与衬板表面凹凸不平程度有直接关系，球荷的摩擦系数越大，打击力越强所以粗磨时一般选择摩擦系数大的不平滑衬板，反之在细磨时候多选择打击力小的平滑衬板。
随着物料粉磨技术的快速发展球磨机逐渐趋向大型化，所以对衬板的材料性能各方面也提出了更高的要求，目前球磨机中应用的材料主要有高锰钢、高铬铸铁、中碳钢、橡胶等几大类，在我国球磨机的衬板材料高锰钢逐渐被中合金钢衬板代替，成为市场发展的
主流。
筒体衬板不仅能够保护筒体，而且对研磨体的运动规律也有一定影响，一般情况下衬板的形状和材料都不同主要是为了适应不同的工作状态如粉碎或细磨等要求。当以粉碎为主时，除了要求衬板具有很好的抗冲击性能外，还需要衬板对研磨体要有较强的推举能力。当以细磨为主时，衬板的突出、对研磨体的推举作用，冲击都较小，但是研磨作用较强，所以我们通常要求衬板具有良好的耐磨性能。
2 球磨筒体衬板现状及存在的问题
2.1 筒体衬板种类、数量较多
一套筒体衬板有13种型号，共计74块（1#、2#为98块），其中：3#、4#苏式型两台Φ3.2×3.1m，除1#、2#、3#衬板各21块外，其余4#～13#衬板各1～2块不等，由13种型号共计74块组成为1套的锲型筒体衬板。每套重量=20.118吨。1#、2#两台加长型球磨机，比上述多24块的14#加长衬板，超重：245kg×24=5880kg。
2.2 筒体紧固螺丝多，安装拆卸不便利
现用锲型筒体衬板在球磨机筒体上的安装是靠螺丝紧固。每块锲型筒体衬板凸弧中部有两个螺孔，前端薄沿处对应存有两个U形插孔，其安装是采用互相搭接的形式，前边一块衬板压后面一块衬板，用同一颗螺丝紧固两块衬板，安装一套74块的筒体衬板，需耗用148套螺栓紧固。
以3#Φ3.2×3.1m球磨机为例：在轴向3.1m长的筒体外表面上，间隔分布着6列（或6圈）螺栓（或螺孔），每列沿筒体径向均匀分布24个螺栓，加上两个人孔门的4个衬板紧固螺栓，共计需紧固螺栓24×6+2+2=148套（且1#、2#球磨为8列螺栓，计196套螺栓）。
衬板的型号不同、长短不一，所以在安装各衬板时候需互相交错，而且衬板质量破碎及其他因素的故障在检修更换一块筒体衬板时，需松动周围的几块衬板和螺丝，十分费工费时，工作效率又较低。
（1）设备维护工作量大，筒体衬板除了正常检修及定期维护时螺栓全紧一遍外，由于紧固筒体衬板的螺丝及螺帽多，设备运转中容易造成螺丝松动及折断情况，沿螺丝漏矿浆现象难以杜绝，需经常性地停车紧螺丝，这样开停车次数的增加，进而造成选矿过程波动不稳定，既影响选别指标，又导致车间文明生产难以到位；（2）据有关资料反映，锲型筒体衬板较易被打坏。这个原因除了与材质及筒体不圆度、缓冲垫层性能有关以外，还与它本身的外形型状有关，所以经常需局部更换3～5块加以解决；（3）对大齿轮的运行有一定影响。由于靠近大齿轮圈下约200mm处有一圈螺栓，螺丝若被打断，不仅矿浆易进入齿轮传动机构影响润滑性能，而且易造成事故。为此，我矿早已在大齿圈处进行了补焊内挡罩的措施，给予了解决，但同时也造成维修工人紧固此处的螺栓比较困难。
上述现状和问题，有原设计存在缺陷的原因，也有制造厂家生产工艺不过关等原因。因此，为克服解决以上存在的各种问题，我们需要对衬板形式及安装方式加以科学合理的改进。
3 改造实施方案
2008年篦子沟矿业公司组织人员前往云南易门狮凤山铜矿的木奔选矿厂进行考察。该矿使用的球磨机为Φ3.2×3.1格子型球磨机，与篦子沟矿业公司球磨机相同。其球磨机筒体衬板一直使用“长块波纹衬板”，每套衬板使用寿命达5200小时以上。为此，我们将锲型筒体衬板改造为长块波纹型筒体衬板。通过几年来长块波纹型筒体衬板的使用，效果较好，每套衬板的使用寿命达4000小时以上。
使用长块波纹型筒体衬板主要存在以下五方面的优点：（1）长块波纹型衬板与原初始设计的锲型筒体衬板厚度一样，都是120mm，重量也都是20吨左右，外形为底部与现用的锲型衬板相同，顶部表面除原锲型衬板凸弧提升钢球部位外，在前侧及端部多铸起一道棱墙边，增强了提升钢球的功效和台效；（2）长块波纹型筒体衬板种类及安装数量减少：共计6种59块，只有30套紧固螺栓，合计20.87吨；（3）长块筒体衬板采用压条固定衬板的方式，筒体上只有中部一列24个紧固螺栓外，筒体是光滑密封的，筒体漏矿浆现象大为减少，保护并延长了大齿轮使用寿命，随着螺丝螺帽的有效减少，不仅方便了安装，而且减少了检修安装和停车紧螺丝的时间，有利于选矿操作；（4）安装时在两块长块波纹筒体衬板中或隔几块间要夹一块木板条，有利于接合及减少衬板间互相碰撞，延长了使用寿命，又方便了检修时的拆卸；（5）球磨机运转率高，机械故障事故率大大降低，使设备使用周期延长、消耗减少、工人劳动强度大大降低，费用也得以降低。
4 结语
通过新老衬板使用情况对比发现，使用新型波纹型筒体衬板不仅减少和节约了螺栓，而且每吨处理矿量消耗衬板大大减少，节约了生产成本。改造前，筒体衬板平均使用时间为3114h（4.3个月），改造后，筒体衬板平均使用时间预计为4500h（6.2个月），每年可减少衬板费用：（365×24/3114-365×24/4500）×160000×4+（365×24/3114-365×24/4500）×48000×2=63.77万元。筒体衬板使用寿命的延长，提高了设备运转率，大大减轻了工人的劳动强度，节约了生产成本，满足了矿业公司的生产经营要求。
参考文献
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作者简介：曹勇（1968-），男，辽宁沈阳人，中条山有色金属集团有限公司工程师，研究方向：设备采购运行管理。
高路基钢波纹管涵的计算分析 篇11
1. 1 背景
目前, 我国小型桥涵多采用钢筋混凝土结构, 随着我国对施工工期、环境保护的要求越来越高, 钢筋混凝土结构的劣势逐渐显现。而钢波纹管桥涵在施工工期、工程造价、环境保护等方面都具有不可比拟的优越性。因此, 研究钢波纹管桥涵的设计、施工理论具有重要的意义。
1. 2 适用条件
钢波纹管桥涵适用条件广泛, 具有重要的研究价值。
( 1) 适用于较差的地质条件
无须对地基进行特殊处理, 特别适合于软土, 膨胀土, 湿陷性黄土地区和地震多发地区。
( 2) 适用于煤矿采空区
由于地下采空造成地面工程不均匀沉降, 对一般钢筋混凝土结构物产生不同程度的破坏。钢波纹管是一种柔性结构, 具有横向补偿位移的优良特性, 可充分发挥钢材抗拉性能强、变形性能优越的特点, 具有较大的抗变形和抗沉降能力。
( 3) 适用于高寒地带
钢波纹管基础为砂砾垫层, 施工过程中无须用水, 施工不受高寒气候影响, 亦可解决反复冻胀问题。
( 4) 适用于特殊的折线涵洞
由于地形、地质等条件的限制, 实际工程中有时需要设置折线形涵洞, 波纹钢可以按照实际地形需要, 在工厂加工完成, 在现场顺应地势进行拼装。
( 5) 适用于高填土的山区公路
除此之外, 钢波纹管桥涵的应用打破了传统钢筋混凝土材料在小型桥涵结构的垄断, 它还具有造价低廉、施工便捷、工期短、耐久性强、保护环境等优点, 钢波纹管桥涵的推广应用是提高公路建设效率和服务水平的有效方式。
1.3国内外研究现状
1.3.1国外应用现状
钢波纹管最早诞生于英国 ( 1784 年) , 1896 年美国率先进行波纹板通道、涵管的可行性研究, 并首次应用于涵洞, 1913 年首条波纹板涵洞被应用于英国苏格兰爱丁堡近邻的农田灌溉, 1923 年美国铁路工程协会在伊利诺斯州中央铁路进行波纹板通道的测试, 1929 年加拿大首座波纹管用于一煤矿中。1931 年澳大利亚首次建成一座8m汽车通道, 1990年《日本高速公路设计规范》制定了波纹管设计技术规范。随着波纹管在世界各地的安装使用, 证明这种结构具有较好的适用性。
从国外波纹钢管桥涵的应用情况看, 波纹钢管具有较强的适应能力。目前, 波纹钢管的防腐工艺已经较为成熟, 加工企业在工厂采取热浸镀锌防腐, 运至施工现场后, 再由施工单位进行二次防腐 ( 喷涂沥青) 。经过二次防腐处理后的波纹钢管完全能够满足规范要求的使用年限。
1. 3. 2 国内应用现状
我国在解放前及解放初期也曾应用过波纹管涵, 如50 年代修建青藏公路不冻泉段时曾将波纹管涵应用于抢修工程, 到70 年代开挖出时发现其使用状况良好。1965 年云南公路局在滇缅公路的大修中曾挖掘出一段钢质波纹管的过水涵管, 被证实为从美国进口, 在二次大战时期安装的。改革开放后, 深圳及大同媒矿均进口成品进行涵洞施工; 1998 年9 月在上海浦东高桥地区挖掘出一段直径为1m的过水波纹管涵洞, 被考证为1948 年安装, 用于当时的军事便道。由于诸多因素, 波纹管涵未能广泛得到使用, 至20 世纪90 年代末我国才逐步开展公路钢波纹管涵洞的应用及研究、生产。
1997 ~ 1999 年, 在青藏公路多年冻土地区成功地铺筑了3 道金属波纹管涵洞, 解决了多年冻土地区因融沉和冻胀而导致涵洞破坏的难题。2001 ~2002 年青海省在青康公路 ( 214 国道) 、二尕公路上应用钢波纹管涵洞近200 道, 2003 年内蒙古交通设计勘测公司首次在卓凉线对金属波纹管涵进行力学性能测验, 之后在内蒙古省际通道、国道207 线等许多条公路上广泛应用。2004 年在新疆、西藏、河北、山西等省份多条高等级公路上应用。河北段的青红高速、青银高速、津汕高速等公路也应用100 余道。上海在市政等工程中已经逐步研究应用椭圆形钢波纹管作为涵洞、通道。
迄今为止, 钢波纹管在国内部分省市已广泛推广应用, 但是国家尚未颁布波纹钢管桥涵的设计和施工规范, 仅在2010 年12 月由交通运输部发布了《公路涵洞通道用波纹钢管 ( 板) 》 ( JT/T791 - 2010) 行业标准。该标准仅对波纹钢管的术语、产品分类、技术要求、实验方法等做出规定。目前, 辽宁省已建和在建的项目中尚未采用这一结构形式, 笔者通过一个贵州省的工程实例, 总结一下高路基钢波纹管涵的计算分析过程。
2 工程实例
2. 1 主要计算参数
计算荷载采用公路- Ⅰ级车辆荷载。钢波纹管涵洞直径为4m, 波形参数380mm × 140mm × 76mm, 壁厚为7. 5mm, 管顶填土高度为32m。管壁面积As= 9. 246mm2/ mm, 惯性矩I = 25823. 709mm4/ mm, 土体容重 γ = 21k N/m3。钢板材质为Q345 弹性模量E= 2. 06 × 105MPa, 极限应力fc= 3. 45 × 108Pa。
2. 2 验算过程
2. 2. 1 设计荷载
设计荷载由管顶填土的横载和汽车活载组成。
(1) 土的恒载 (EL)
土的恒载为管顶的土柱荷载。土柱作用在管顶水平面上的压力:
式中:γ—土的容重, k N/m3;
H—管顶的填土高度, m;
EL—恒载压力, k Pa。
因此本项目恒载EL=Hγ=21×32=672k Pa。
(2) 汽车活载 (LL)
根据相关资料, 不同填土高度时, 加在管顶面的压力值计算结果如表1 所示。
表1 数据回归得到公式: y = 37. 406x- 1. 0908; R2= 0. 994
本项目管顶覆盖土厚32m, 公路Ⅰ级荷载形成的活载为:
2. 2. 2 管壁面积的计算
图1 中, Pv为总荷载k Pa, C为环向推力k N/m, S为跨径或直径m。
管壁面积A可通过管壁设计应力fy和容许应力fc相等得到, 其中考虑安全系数SF为2。
式中:A—管壁面积, mm2/mm;
SF—安全系数;
fy—容许强度, MPa。
因此最小管壁面积: A = 1345. 7 × 2 /345 =7. 8012mm2/ mm
本项目采用380 × 140mm, 波形厚度为7. 5mm壁厚的钢波纹板, 截面面积为9. 246mm2/ mm >7. 8012mm2/ mm, 满足要求。
2. 2. 3 钢板屈曲验算
为保证波纹钢板结构的稳定性, 按以下公式验算钢板的屈曲临界应力。
式中: fb—波纹钢板的屈曲临界应力, 单位为MPa;
Φt—抗力系数, 取0. 8;
fy—波纹钢板屈服强度, 单位为MPa, fy = 345MPa;
K—结构与周围土体相对弯曲强度系数;
R—结构的曲半径, 单位为mm, R=2000mm;
Re—等效半径, 单位为mm;
E—波纹钢板材料的弹性模量, 单位为MPa, 2. 1 × 105MPa;
r—波纹钢板材回转半径, 单位为mm;
计算K的系数λ
Em—土体弹性模量修正值;
Rc—拱顶处曲率半径, Rc=2140mm;
Es—土体弹性模量, Es=18MPa;
Fm—多跨结构屈曲应力折减系数;
S—多跨结构之间的间距, S=3m。
2000mm<11621.04723mm, R<Re应按以下公式验算钢板的屈曲临界应力。
fy=Q345MPa>fb=237.2438MPa, 满足要求。
2.2.4波纹钢板螺栓连接验算
2. 2. 4. 1 波纹钢板采用高强度螺栓连接
连接验算应符合GB50017 - 2003 的相关规定:
( 1) 螺栓的性能指标应符合GB /T1231 中强度性能等级10. 9 级以上的规定。
( 2) 螺栓螺母规格为M24, 螺栓长度宜为50 ~80mm。
( 3) 结构用高强度垫圈应符合GB /1231 的规定。
2. 2. 4. 2 钢波纹板件之间的连接
( 1) 相邻钢波纹板之间的连接采用搭接拼装, 并用高强度螺栓连接, 不得采用焊接。重叠部分边缘至最外边缘螺栓孔距离应大于55mm。
( 2) 钢波纹板件搭接拼装时, 沿涵洞轴向相邻板件必进行错缝栓接拼装。
( 3) 栓接拼装所用螺栓的预紧力偶矩应控制为340N·m ± 70N ·m。螺孔位置应避开最大应力集中处。
2.2.4.3高强度螺栓摩擦型连接验算
高强度螺栓的承载力设计值应按式计算:
式中: nf—传力摩擦面数目, 单剪时等于1, 双剪时等于2;
μ—摩擦面的抗滑系数;
P—一个高强度螺栓的预拉力。
连接强度SF的安全系数为2。高强度螺栓摩擦型连接验算公式: Sj = T ( SF) /Nbmin= 1345. 7 ×2 /162 = 16. 61 个螺栓。因此每延米至少17 螺栓, 可以满足要求。
2. 2. 5 弯曲应力计算
式中, s—跨径或直径, m;
r—回转半径, mm;
E—钢的弹性模量, 200 × 103MPa;
k—土壤系数, 良好级配压实度达到90% 时取0. 22;
fu—容许抗拉强度, 490MPa;
fc—弯曲应力, MPa。
弯曲应力fc= 489. 999MPa > 容许强度fy=345MPa, 因此无需重新计算截面面积。
2. 2. 6 施工刚度要求
钢波纹管应具有足够的刚度以抵抗施工过程中运输、吊装、安装等受力。施工刚度采用柔度系数FF确定。
式中:E—弹性模量, E=206×103MPa;
S—直径或跨径, mm;
I—壁的惯性矩, mm4/ mm。
根据美国材料协会ASTM相关技术规范要求FF不超过0. 114mm / N。因此本项目
FF = S2/ EI = 4000 × 4000 /206 /1000 /25853. 709= 0. 003 < 0. 114, 满足要求。
2. 2. 7 结论
经上述计算分析可知:直径4m, 波形参数为380mm×140mm×76mm、壁厚7.5mm的Q345钢波纹涵管满足填土高度为32m的高路基公路使用要求。
3结语
综上所述, 笔者以一个具体算例介绍了高路基钢波纹管涵的验算过程。我国到目前为止并未颁布相关的设计规范, 笔者建议计算时可以适当提高各公式中的安全系数或增加恒载和活载的组合系数。
摘要：简要介绍钢波纹管桥涵的历史, 针对一座高路基钢波纹管涵的实际情况, 对其进行受力分析并进行验算, 以校核结构是否满足使用要求。