半解析法（共7篇）
半解析法 篇1
振动、噪声是影响大众生产、生活的主要污染源, 随着高速公路、地铁车辆在路基两侧引起振动, 为降低或隔离振动引发的隔离措施包括积极隔振和被动隔振两种方法。近些年, 多数学者对沟、排桩隔振效果展开数值模拟、试验分析, 例如:有学者使用Fourier变换法分析在圆形、矩形等荷载作用下弹性地基动力响应问题。现阶段, 对线弹性土简单的几何结构表面移动荷载问题, 土体表面因移动荷载作用引发的动力响应问题借助解析方法展开计算, 通过边界元或有限元等数值法复杂几何构形受到移动符合作用动力响应的问题。文中基于Biot理论和TRM法深入研究移动荷载下饱和土的动力响应问题, 验证上述算法的精准性。
1 Biot理论及Helmhotlz矢量分解法
根据饱和土体理论孔隙介质设计以下本构方程:
进一步展开空间至波数x, y→ξη二维Fourier变换, 计算获得交换区域内应力、位移、孔压等情况, x, y→ξη和t→ω三维Fourier变换公式如下:
2 饱和土体—桩体系分解法
根据式子 (7) 和 (8) 得到:
根据上述方法, 从而得到第i根桩顶位置饱和土体竖向位移:
(11) , 为合理评价排桩隔振效果, 定义幅值减小比Ar基于移动荷载作用下, 使用排桩隔振操作后, 饱和土表面观测点竖向振幅与无排桩时相应的观察点竖向振幅比。
3 排桩隔振数值计算方法及实例
3.1 计算方法
考虑排桩-土体系竖向应变相等条件创建积分方程 (7) 根据数值方法进行求解, 为确保积分方程解的稳定性和收敛性, 对积分区间实施划分时, 相邻两个节点长度必须<1/3瑞利波长从而满足计算要求。根据以上要求, 积分方程 (8) 进行离散后获得线性方程:
在 (9) 式中, A (ω) 表示与基本解相关的系数矩阵;X (ω) 表示积分方程中的离散未知项;b (ω) 表示与自由波场相关的右端项。
为获得时间域响应, 先明确奇数系列频域内离散样本点为2N+1, 方程在样本点i=1, 2, …, N+1的形式如下:
其中, ωmax表示桩—土体系最大响应频率, 根据移动荷载饱和土体自由波场解确定。依据Fourier变换法的特点, 式子 (10) 中关于A (ω) 样本点得出以下关系式:
因移动荷载初始频率ω0, (13) 方程式右端b (ω) 的样本点i=N+2, …, 2N+1关系式如下:
3.2 基于饱和土体Biot理论数值验算实例
为确保计算的准确性, 对上述方程式饱和土体表明处置荷载作用的基本解, 移动荷载引起饱和土体自由波场解展开分析, 如果饱和土体参数M、a∞、a、bp、ρf、φ接近0, 使用逆变换算法进行求解时, 饱和土体近似可退化成为弹性土体。进行求解时, 积分路径会出现奇异现象, 无法得到相应的积分解。本文研究基于不同荷载速度下, 单排桩对移动荷载隔振效果。振源为竖向移动简谐荷载, 其振幅频率f=50Hz, 沿着y轴方向不断运动, 其移动荷载参数分别为:Ds=7.5m, 2a×2b=0.8×0.8m, qF=200k N;排桩和饱和土体各项参数为:
M=1.0×1011Paφ=0.4, ρf=1.0×103g/cm3等, 参考长度aR=5.0m, 由自编程序即可得下述所需图像:
图1 (a) - (b) 分别表示荷载速度C为0.2、0.5vSH时, 移动荷载过观察点 (x, y, z) = (-7.5m, 0m, 0m) 时单排桩某侧饱和土体表明竖向位移的振幅比。
4 结束语
总之, 借助Biot理论和TRM方法研究移动荷载作用下饱和土动力响应问题, 提出建筑工程关注的因饱和土体地基中排桩对移动荷载引起振动的隔振问题。采用Fourie逆变换得到时间域内评价隔振效果的振幅比, 得出隔振系统相同时, 单排桩对低速荷载引起的振动隔振效果好。
摘要：基于Biot理论与半解析法研究饱和土体在移动荷载作用下的动力响应问题。通过Fourier逆变换法获得时间域内评价排桩隔振效果的振幅比, 根据算例结果与文献验证该算法的正确性。由此可知, 单排桩对低速荷载引发的振动隔振效果优于告诉移动荷载。
关键词：土体Biot理论,饱和土,排桩隔振,Fourier逆变换法
参考文献
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半解析法 篇2
为满足高机动作战需求,电源小型化成为电磁炮技术应用中的关键问题[1]。由于电感储能较传统的电容储能其储能密度高出一个数量级,近年来成为研究热点。在电感储能型电源充放电换路过程中,需要关断大电感电流,由此对关断开关和关断电路这两方面提出了新的问题。因此目前相关研究主要着眼于提出新型或改进拓扑,以及实现更高能级的实验装置。
当前,电感储能型脉冲电源的研究尚处于起步阶段,缺乏对拓扑进一步的理论方法支撑和系统参数分析,多为定性说明,辅以电路仿真和实验验证。
美国IAT ( Institute for Advanced Technology) 实验室对meat grinder基本拓扑进行 改进,提出了STRETCH ( Slow Transfer of Energy Through Capaci-tive Hybrid) meat grinder拓扑,给出了换流电容电压峰值的表达式[2]。以2MJ炮口动能的电池-电感电磁发射系统为例,讨论了系统效率和尺寸受电池和电感参数的影响[3]。该项研究属于宏观概念性分析,而非定量分析。
清华大学于歆杰课题组提出了两项指标用于对三种电感储能型脉冲电源拓扑性能进行对比[4],讨论了STRETCH meat grinder三项性能指标的表达式及其受两项系统参数的影响[5]。由于该研究只限于讨论特定系统参数对有限项的性能指标的影响,具有一定的局限性,用于参数分析的灵活性和普适性不足。
2 系统关键参数和性能指标的选取
2. 1 设计参数与运行参数
STRETCH meat grinder是电感储能型脉冲电源的典型拓扑,如图1所示,主管Sop一般采用IGCT。关于STRETCH meat grinder电路的基本原理,在相关文献[2,4]中均有详细分析,在此不再赘述。
根据半导体器件开合引起的电路工作状态变换,可将拓扑的工作过程划分为五个时段,如图2所示。
( 1) 充电时段: 初级电源Us给L1和L2充电至指定值I0。
( 2) 放电第1时段: 利用磁通压缩原理实现电流倍增,iL 1降为0,iL 2和iLoad达到一次峰值IP1,uC 1取得反向峰值UC 1m。
( 3) 放电第2时段: 仅L2向负载放电,uC 1保持为UC 1m不变。
( 4) 放电第3时段: 从放电第1时段开始计时,延迟tD( 大于放电第1时段时长) 时间后,T1触发,C1释放放电第1时段中存储的L1漏感能量,以调整负载电流波形( 该过程中iLoad取得二次峰值IP2) ,直至iL 1再次降为0。
( 5) 放电第4时段: 仅L2向负载放电,uC 1保持为恒定负值UC 1end不变。
在拓扑结构确定后,待选定的系统参数包括元件参数( 如L1、L2、C1等) 和控制参数( 如I0、tD等) 。在电源系统设计阶段,指定系统能级,也即电感初始储能E0,待选定的元件参数和控制参数称为设计参数; 在电源系统运行阶段,元件参数已经确定,待选定的控制参数称为运行参数。
本文中,将重点关注两项系统参数: 1与系统能级、损耗和效率等密切相关的控制参数——充电截止电流( 放电时段电感电流初值) I0; 2主要影响磁通压缩、电流倍增的元件参数——电感比nL( = L1/L2) 。其中nL为设计参数,I0既为设计参数,也为运行参数。
2. 2 性能指标
为量化参数对系统性能的影响,选取如下若干性能指标:
( 1) 充电时间T0: 电感L1和L2从电流为0起,被电源Us充电至指定值I0的用时。
( 2) 充电效率η: 电感初始储能E0与初级电源供能Es之比。
( 3) 一次电流倍增比m1: 一次峰值( 放电第1时段结束时负载电流) IP1与I0之比。
( 4) 二次电流倍增比m2: 二次峰值( 放电第3时段中负载电流峰值) IP2与I0之比。
( 5) 储能百分比ηC: 换流电容C1在系统工作过程中的最大储能1C1U2C1m与电感初始储能E0之比。2
( 6) 主管耐压VSopm: 主管Sop承受的最大电压。
( 7) 电枢出射速度正比项∝v: 因电磁发射电动力大小正比于i2Load,且放电时间一般为3 ~ 4ms,因此取i2Load自放电起3. 5ms内积分,可大致正比于电枢出射速度。本文中,以小阻感负载替代实际轨道炮负载。虽然本项指标不能准确表示电枢出射速度,但其数值与出射速度存在正比关系。
( 8) 电感内阻总能损ER: 充放电过程中两电感( L1和L2) 各自的内阻RL 1、RL 2引起的总损耗。
3 半解析参数分析法
3. 1 利用半解析法进行参数分析
因含多个储能元件,且涉及多个换路过程,直接求解STRETCH meat grinder电源系统的八项性能指标的解析表达式以开展参数分析是相对困难的。因此,本文提出一种半解析法,即在复频域基于拉氏运算电路分时段进行理论推导,辅以基于MathworksMatlab的数值求解,得到电源系统各支路电流、电压的全时域曲线,再由此计算获得2. 2节所述八项性能指标数据。
在该半解析法基础上,通过扫描一项或多项系统参数,即可得到不同( 组) 系统参数下的性能指标数据,由此可方便地用图形方式呈现某项性能指标与一项或多项系统参数的函数关系,从而快速分析任一项或多项系统参数对性能指标的影响及其灵敏度,并选定合适的元件和控制参数使综合性能有最佳表现,达成参数分析和优化的目标。
与利用电路仿真软件、手工反复调整参数以开展研究的方式相比,本文提出的方法能够同时考虑多项参数对性能的综合影响,且具有计算速度上的绝对优势。由于待分析讨论的参数和性能指标的选取是自由的,且该半解析法也可推广至XRAM[6]等其他拓扑的研究,因此用于电感储能型脉冲电源系统的参数分析,具有较好的灵活性、普适性和可推广性。
3. 2 基于拉氏运算电路和数值计算的半解析法
以下讨论中,初级电源采用电容Cs( 考虑内阻Rs) 表达,预充电压为U0,负载用小阻感LL与RL的串联近似,L1和L2间的互感为M。
充电时段的拉氏运算电路如图3所示。图中,我们将储能电感L1和L2作为整体考虑,Ltot= L1+L2+ 2M,Rtot= RL1+ RL2。
根据图3所示电路,容易得到方程:
由式( 1) 求得IC( s) ,利用Matlab函数impulse( ) 得到时域iC( t) ,当iC达到指定值I0时,该时段结束。
放电第1时段的拉氏运算电路如图4( a) 所示,图中将互感效应以流控电压源的方式体现。
对图4( a) 中两网孔分别列写回路方程并联立:
由式（2）可求得I1(s)和I2(s)，且Uc1(s)=- I1( s) /( s C1) ,得到时域iL 1( t) 、iL 2( t) 、iLoad( t) ( =iL 2( t) - iL 1( t) ) 和uC 1( t) ,当iL 1降为0时,该时段结束。此时iL 2和iLoad为一次峰值IP1,为下一时段初值,uC 1为UC 1m。
放电第2时段的拉氏运算电路如图4( b) 所示。根据图4( b) 所示电路,容易得到方程:
由式( 3) 得到I2( s) ,进而得到iL 2( t) 和iLoad( t)( = iL 2( t) ) 。当该时段与放电第1时段用时之和达到tD时,该时段结束。此时iL 2和iLoad为I30,为下一时段初值。该时段iL 1保持为0,uC 1保持为UC 1m。
放电第3时段拉氏运算电路如图5( a) 所示,对互感效应采用类似图4( a) 的处理方法。
对图5( a) 中两网孔分别列写回路方程并联立:
由式（4）可求得I1(s)和I2(s)，且有Uc1(s)=UC 1m/ s - I1( s) /( s C1) ,得到时域iL 1( t) 、iL 2( t) 、iLoad( t) 和uC 1( t) 。当iL 1经过二阶振荡再次降为零时,该时段结束。此时iL 2和iLoad为I40,为下一时段初值,uC 1为UC 1end。
放电第4时段的拉氏运算电路如图5( b) 所示。根据图5( b) 所示电路,容易得到方程:
由式( 5) 得到I2( s) ,进而得到iL 2( t) 和iLoad( t) ,足够时长( 3 ~ 5倍时间常数) 后,结束该时段计算。该时段iL1保持为0,uC1保持为UC 1end。
衔接充电时段和放电第1 ~ 4时段,即得电感电流iL1、iL2、负载电流iLoad和换流电容电压uC1的全时域曲线,并由此计算得到八项性能指标数据。
3. 3 半解析法的正确性验证
基于高性能系统仿真软件Ansoft Simplorer对电感储能型脉冲电源进行仿真,已证实仿真结果与实际试验结果通常具有较高的吻合度[7]。因此,采用与电路仿真结果进行对比的方法,来校验3. 2节半解析法所得性能指标数据的正确性。
仿真原理图如图6所示( 略去控制信号) ,元件参数已在图中标注,控制参数为: U0= 200V,I0=1k A,tD= 1. 2ms,仿真步长取0. 1μs /1μs。半解析法下的电源系统参数设置与此一致。该电源系统Ltot= 886. 7μH,E0= 443J。两种方法各自计算得到的性能指标及相对误差如表1所示。
由于3. 2节理论推导中将半导体器件视为“理想”开关,未考虑其工作特性和开关损耗,所以半解析法所得放电时段的电流水平偏高。受此影响,含电流平方积分项的∝v和ER相较于仿真值的误差是最显著的。但总体而言,半解析法所得性能指标与仿真吻合较好,所以3. 2节所述半解析法应用于电感储能型脉冲电源这一复杂动态系统的研究是可行的。
4 电源系统设计 / 运行参数分析
利用半解析法可具体分析电源系统设计阶段I0和nL对性能指标影响的多参数分析问题,和运行阶段I0对性能指标影响的单参数分析问题。根据问题难易,先讨论后者。
4. 1 运行参数 I0对性能指标的影响
电源系统运行阶段,元件参数和除I0外的控制参数是确定的。对运行参数I0进行扫描,以3. 2节所述方法获得不同I0下的性能指标数据,由此可绘制各性能指标随运行参数I0的变化图像。
以图6所示系统参数的拓扑为例,I0以步长50A由100A向1k A变动时,主管耐压VSopm的变化图像如图7所示。随着I0增大,VSopm几乎呈线性增大,表明I0的增大对VSopm表现为消极影响。
同理可分析I0的增大对其他项性能指标各自的影响,汇总结果见表2。
结果表明,m1、m2和ηC与运行参数I0无关,余下的五项指标中除∝v外,均随I0的增大而恶化。因此,在使∝v足够大以满足出射速度要求的前提下,电源系统不宜在偏高的I0水平下运行。
注: *√: 积极影响; × : 消极影响; - : 无影响。下同。
4. 2 设计参数 I0和 nL对性能指标的影响
电源系统设计阶段,系统能级E0是指定的,除储能电感参数外的元件参数和除I0外的控制参数均给定。电感参数中耦合系数k是确定值( 或视为基本不变) 。感值项L1和L2可由设计参数I0和nL唯一确定,如式( 6) ~ 式( 8) 所示。L1和L2确定后,内阻项RL 1和RL 2可由文献[8]给出的电感参数优化程序计算得到。
至此,所有系统参数都已给定或可由I0和nL确定。在外循环中扫描设计参数I0,对每一I0,在内循环中扫描设计参数nL,以3. 2节所述方法获得不同组[I0,nL]下的性能指标数据,由此可绘制各性能指标随设计参数I0和nL的变化图像。
例如,系统能级E0指定为134J( 图6所示拓扑I0取550A时的E0) ,除储能电感外的元件参数、除I0外的控制参数及k值参照图6所示。I0以步长50A由100A向1k A变动,nL依次取4∶1、9∶1、16∶1、25∶1,二次电流倍增比m2的变化图像如图8所示。随着I0增大,m2略有降低; 而随着nL增大,m2显著增大。这表明I0和nL的增大对m2的影响不一致,存在博弈。由于参数nL对性能指标m2的灵敏度更高,因此总体上m2是增大的,即I0和nL的增大对m2表现为积极影响。
同理可分析I0和nL的增大对其他项性能指标各自的影响,汇总结果见表3。
注: * TBD: 待定。
结果表明,I0和nL对ηC和∝v等指标的影响具有一致性,对m1等指标的影响不一致,存在博弈,博弈的结果取决于两参数各自变化的程度和对相应性能指标影响的灵敏度。在设计阶段,可从主要关注的性能指标项出发来选定合适的I0和nL。
5 结论
本文提出了理论推导辅以数值计算的半解析参数分析法,以STRETCH meat grinder拓扑为例,系统地研究了电源系统参数对性能指标的影响。该方法在选取待分析的参数和指标上具有灵活性,且可推广到其他拓扑,相较于电路仿真方式在处理多参数问题和计算速度方面具有优势,较好地适用于电感储能型脉冲电源系统的参数分析。
半解析法 篇3
半电池电位法是钢筋锈蚀无损检测的主要电化学方法之一, 因其测试简单, 适于现场检测, 应用广泛。但该方法只能给出钢筋锈蚀的定性判断, 具体的锈蚀程度和锈蚀速率无法判断。本文利用锈蚀电位和锈蚀电流密度的近似关系, 结合法拉第定律, 给出了利用半电池电位法定量确定钢筋锈蚀速率, 近似预测构件使用寿命;最后对某一工程改造构件的钢筋锈蚀进行了无损检测, 并预测了其使用寿命。
1 半电池电位法钢筋锈蚀检测
混凝土内钢筋的锈蚀是一种金属的电化学腐蚀过程。混凝土内碱度的下降, 将导致钢筋表面氧化铁钝化膜的破坏, 钢筋被腐蚀。
钢筋锈蚀无损检测的电化学方法主要有线形极化法、混凝土电阻率法、交流阻抗法、半电池电位法等。半电池电位法因测试设备简单, 测试速度快, 适于现场检测而应用广泛。
钢筋的电化学腐蚀过程在钢筋表面形成阳极区和阴极区, 不同电位的区域之间的混凝土内部将产生电流, 形成半个弱电池组, 与其他电位值相对恒定的参比电极 (如Cu+CuSO4饱和溶液) 串联形成全电池系统。混凝土中钢筋因锈蚀产生的化学反应将引起全电池电位值的变化, 由此可评估钢筋锈蚀状态。
2 半电池电位法近似预测构件寿命
2.1 锈蚀电位与锈蚀电流密度的近似关系
半电池电位法只能大概判断钢筋的锈蚀状态, 无法得知钢筋的瞬时锈蚀速率。文献[2]
对121组钢筋瞬时锈蚀电流密度icorr与锈蚀电位E进行最小二乘法拟合, 得到拟合公式:
在要求不是很高的工程中, 为了节约时间, 可直接用测得的钢筋锈蚀电位, 依据此经验公式得到钢筋锈蚀速率。
根据法拉第定律, 钢筋腐蚀电流密度为理论上相当于11.6μm的锈蚀速率[3]。
2.2 构件寿命的近似预测
经t年后钢筋的平均锈蚀深度[4]s (t) =11.6×10-3×icorr×t。式中s (t) 为钢筋锈蚀t年后的平均锈蚀深度 (mm) ;icorr为钢筋锈蚀电流密度 (μA/cm2) 。
钢筋锈蚀t年后的平均截面损失率:
式中A0为原始钢筋截面积 (mm2) ;A1为平均锈蚀深度为s (t) 时的钢筋截面积 (mm2) ;D为钢筋的原始直径 (mm) 。
相关研究表明[5], 截面损失率在5%～10%时, 钢筋伸长率、屈服强度和极限强度均明显降低。因而定义钢筋开始锈蚀后, 其截面损失达到5%时, 钢筋的力学性能达到适用极限。由公式 (2) 得s (tj) =0.0253D式中s (tj) 为钢筋锈蚀tj年后的极限锈蚀深度 (mm) 。因而:
半电池电位法测得电位值, 由近似公式 (1) 得到钢筋锈蚀电流密度icorr, 由公式 (3) 计算构件总的适用寿命, 减去已使用年限, 即为近似的构件剩余寿命。
3 钢筋锈蚀无损检测的工程应用
3.1 工程概况
某市高校一单层双跨钢筋混凝土厂房, 柱距4.8m, 跨度15m, 单台吊车10t, 服役近10年, 为提高屋架结构安全性, 现将混凝土屋面改造为轻钢屋面, 对此厂房原混凝土屋面板的配筋和钢筋锈蚀情况进行了现场检测。
3.2 半电池电位法检测钢筋锈蚀电位
在混凝土屋面板上, 纵向与横向均以100mm为间距画出4×7的网格, 网格的节点为测点, 采用钢筋锈蚀检测仪SW-3C, 测得各点的电位如图1, 其中所标数值为其左下测点的电位值。
依据ASTMC876-91评判标准, 所有测点的腐蚀电位都小于-200mV, 有50%腐蚀概率, 其中个别点电位小于-350mV, 为95%的腐蚀概率。但无法判断腐蚀程度和腐蚀速率。破除混凝土保护层暴露钢筋见图2, 发现钢筋已全部锈蚀。
3.3 混凝土屋面板寿命预测
选择2根钢筋各3处用游标卡尺测量锈蚀后的钢筋直径以及砂纸去锈后的钢筋直径, 得到两种钢筋直径差值的平均值为0.083mm, 考虑钢筋锈蚀后体积膨胀2-3倍假设体积膨胀为3倍, 则实际钢筋锈蚀深度为, 推测钢筋原始平均直径为3.72mm。
混凝土屋面板电位平均值为-290.1mV, 由公式 (1) 求得腐蚀电流。
根据本屋架为易于替换的结构构件[30]其设计使用年限为25年, 则由式 (3) 得钢筋锈蚀电流密度的临界值为:
故按目前的锈蚀速率, 能够满足25年的设计使用年限要求。
4 结论
半电池电位法可简单快速地测得钢筋锈蚀电位, 利用锈蚀电位和锈蚀电流密度的近似关系, 结合法拉第定律, 半电池电位法可近似预测混凝土构件的使用寿命, 工程检测表明该法可行、实用。
参考文献
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半解析法 篇4
1 工程概况
1.1 水质情况及处理方法选择
某药业有限公司主要是以青霉素为原料的半合成制药企业, 近年来, 根据市场的需求新建了一条生产线, 用于生产半合成抗生素系列产品。新上污水治理工程采用“以新带老, 统一治理”的原则, 以新项目为依托, 建设统一的处理装置, 收集厂区原有生产线和新建生产线的全部废水, 使全厂废水全部达标排放。
废水主要来源于有合成车间和溶媒回收车间的设备, 主要包括冲洗水、少量的废母液、制水车间排水、循环水、排污水和生活废水等。高浓度废水主要是合成车间和回收车间的清洗废水和废母液, 其中含有抗生素原料、中间产物、残余产品、有机溶媒和各种添加剂。主要污水种类水质、水量情况如表1所示。
由表1可知, 主要污染指标为CODcr。根据现有和拟建工程废水水质和排放情况, 并与同类企业污水治理情况类比, 选用水解酸化-AB好氧生物处理法为主要工艺路线。
已有学者对水解酸化工艺的特性和机理进行了深入研究。水解酸化菌为兼性厌氧和专性厌氧菌群, 种类很多, 具有增殖快、代谢有机物能力强的特点。
1.2 工艺流程图
具体的工艺流程如如图2所示。
1.3 主要工艺单元
1.3.1 母液储池
由于废母液COD浓度较高, 其直接水解池对系统的冲击太大, 不利于系统稳定运行, 所以, 先将废母液单独收集, 经调节p H值后进行电解预处理。电解出水经过过滤除渣后进入水解-AB法处理系统。
1.3.2 调节池
收集生活废水、生产废水和经过预处理的高浓度母液废水, 通过空气搅拌将其混合均匀, 调节水质、水量, 以保障废水处理系统稳定、连续运行。
1.3.3 水解酸化池
利用水解酸化菌实现对废水中溶解性难降解物质的转化, 将大分子物质转化为小分子物质, 将环状结构转化为链状结构, 进一步提高了废水的BOD/COD值, 增加了废水的可生化性, 为后续的生物处理创造了有利条件。
1.3.4 AB生物系统
经过水解酸化反应后的废水进入AB好氧系统。A段充分发挥活性污泥的生物絮凝和生物吸附作用, 主要去除废水中的悬浮物质和胶体物质。在A段好氧池, 一部分有机污染物首先被吸附去除, 余下的部分进入B段生物接触氧化池。A段好氧池的活性污泥经过沉淀后回流到好氧池中, 经过再生后进入下一个吸附阶段。B段的原理基本与传统活性污泥法相同, 主要是利用生物降解原理去除废水中的污染物。大部分的悬浮性和胶体物质在A段被去除, 所以, B段的主要任务是去除溶解性物质, 降解难度降低, 降解速度加快, 因此, B段的处理效率会相应提高。
1.3.5 絮凝沉淀系统
经过AB生物系统处理后, 污水排放即可达到排放要求。作为保障措施, 设立絮凝沉淀系统。在AB系统出水中投加一定量的助凝剂和高分子混凝剂, 在空气搅拌下实现对悬浮微粒和胶体物质的混凝沉淀, 以达到去除的效果, 保证废水达标排放。
1.3.6 污泥处理系统
A段产生的污泥量较大, 约占整个处理系统污泥产量的80%, 且剩余污泥中的有机物含量高。所以, 该工程专门配备了污泥处理系统, 设置了污泥浓缩池、板框压滤机。通过板框压滤机压缩污泥体积来降低污泥含水率, 以便进行后续处置。
2 工程运行情况
2.1 系统调试
自该工程完工后, 开始进水调试, 对A-B段好氧池进行污泥接种, 接种量约为两段好氧池有效池容的1%~3% (大约需要投入含水率为70%~80%的脱水生化污泥20~30 m3) 。污泥在不进水解酸化池的情况下直接进入A-B段好氧池。污泥接种后, 按工艺流程每天进水约100 t, 间歇进行, 连续曝气, 并将溶解氧控制在2~3 mg/L的范围内, 直至B段沉淀池满, 进入连续进水阶段。在连续进水阶段进行污泥回流, 控制污泥回流比为50%.进水水量根据出水水质的情况逐渐增加, 先控制进料量为10 m3/h, 最后达到25 m3/h。B段好氧池填料的挂膜相对于A段悬浮生长的污泥来说, 过程要稍慢一些, 期间主要控制A段曝气池中溶解氧约为0.7 mg/L, B段曝气池中首端溶解氧约为2 mg/L, 末端溶解氧约为3 mg/L, 并在B段曝气池悬挂填料试串, 定期检查试串填料的挂膜情况。
在A-B段好氧池投泥进水启动过程中, 必须定期检测池中水质的变化情况, 每天进水前取样测定池中每格污水COD、污泥浓度和形态的变化情况, 直到有出水时, 比较进出水的COD情况。好氧系统COD去除率达到60%以上时, 可逐步增加进水量, 每次增加约1 t/h, 直至系统进水量达到设计进水量25 m3/h。在进水浓度不断提高的过程中, 通过调整清水的水量来控制其进水浓度, 直至A段好氧池的污泥浓度和B段好氧池中的填料挂膜情况达到要求。
水解酸化池不需进行专门的污泥接种, 控制进水COD浓度≤2 000 mg/L, 将每格进水量控制在65 m3/d, 稳定1周后逐步提高负荷, 每次增加约1 t/h, 直至水解酸化系统进水量达到设计的进水量25 m3/h。在水解酸化池中悬挂填料试串, 定期检查试串填料的挂膜情况。
2.2 运行效果
对处理前后的半合成制药废水水样、总排口出水水样进行监测, 处理后, 排水的各项指标满足《污水综合排放标准》 (GB 8978—96) 医药原料药二级标准, 即COD<300 mg/L, BOD<100 mg/L, p H值在6~9之间。
该工艺运行3个月以来, 污水处理设施的平均处理效率稳定在92%以上。这表明, 该工艺对半合成抗生素废水治理是有效的, 其中, 水解酸化和AB生物系统的去除效率可达到88%, 使最终的排水质量达到标准。各工艺阶段去除效果详见表2.
注:*为水解酸化池和AB生物曝气池的总去除率。
类比某同样生产半合成抗生素公司的废水处理设施运行实践情况, 水解酸化对废水中有机物的去除率约为20%, 一级接触氧化段处理效率为60%, 二级接触氧化段效率为50%, 即水解酸化加两级接触氧化处理后COD总去除率约为84%, 比该工艺的去除效率低4个百分点。这表明该工艺处理半合成制药废水更具有优势。
3 经济分析
工程总投资为150万元, 其中, 土建费用为86万元, 设备和其他费用合计64万元。处理成本为1.2元/t废水, 其中, 电费0.5元/t, 药剂费用0.4元/t, 人工费用0.3元。
4 结束语
总的来说, 半合成制药废水成分多且复杂, p H值的变化范围也较大, 采用文中所叙述的水解酸化-AB法来对废水进行处理, 不仅工艺组合合理、效果稳定, 而且能在降低企业成本的同时提高净化水质的效果, 这对为企业创造更多的经济效益和社会效益有着积极的意义。
摘要：采用有效的方法对生产废水进行处理, 让废水符合排放标准, 不仅能减少对环境的破坏, 也能保证人们的生命、健康安全不受威胁。简要阐述了用水解酸化-AB生物法工艺对半合成制药废水进行处理的流程。处理的结果表明, 该工艺流程合理, 且效果能达到预期目标, 主体工艺处理效率较高, 稳定性较好, 经处理后的水质能达到标准要求, 成本也比较低。
关键词：半合成制药废水,水解酸化,AB生物法,运行费用
参考文献
[1]宋鑫, 任立人, 吴丹, 等.制药废水深度处理技术的研究现状及进展[J].广州化工, 2012 (12) .
半解析法 篇5
1 资料与方法
1.1 一般资料
方便选取2012—2015年到该院治疗的桡骨小头半脱位患儿120例, 随机将患儿均分为观察组和对照组。整个研究均在患者的知情同意下进行, 并经过该院伦理委员会的批准。观察组患儿男44例, 女16例, 年龄为0.5~7.0岁, 平均年龄 (3.2±1.3) 岁, 平均病程 (2.9±2.4) h, 对照组患儿男42例, 女18例, 年龄为0.5~7.2岁, 平均年龄 (3.3±1.2) 岁, 平均病程 (3.0±2.6) h, 根据患儿患肢脱位位置划分, 观察组右肘29例, 左肘31例, 对照组右肘33例, 左肘27例。比较两组患儿一般资料, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。
1.2 方法
对照组患儿采用常规旋后复位法进行治疗, 患儿由家长抱住坐于术者对面, 术者握住患儿肘部屈肘至90°, 拇指向内按压患儿桡骨头外侧, 一手握住患儿腕部前臂旋后至全屈肘。观察组患儿采用旋后复位法进行治疗, 家属抱住患儿坐在术者对面, 术者一手握住患儿肘部屈肘90°, 拇指内压桡骨头外侧, 一手握住腕部将患儿前臂过度旋前。
1.3 观察指标
记录患儿一次复位成功率, 患儿治疗后的满意度和疼痛程度, 患儿经治疗30 min后患肢可正常活动则表示复位成功。
1.4 统计方法
采用SPSS 18.0统计学软件对数据进行统计, 计数数据采用均数±标准差 (±s) 来表示, 比较采用t检验, 计数资料比较采用χ2检验, 当P<0.05时, 差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患儿患肢一次复位成功率比较
观察组患儿患肢一次复位成功率为95.00%, 明显高于对照组 (71.67%) , 两组比较差异有统计学意义 (P<0.05) 。具体数据见表1。
2.2 两组患儿治疗后满意度比较
治疗后发现观察组患儿满意度为98.33%, 对照组患儿满意度为85.00%, 两组比较差异有统计学意义 (χ2=6.9818, P=0.0082) 。具体数据见表2。
3 讨论
作为婴幼儿常见肘部损伤疾病, 桡骨小头半脱位常发生于5岁以下儿童, 因幼儿桡骨小头尚未发育健全, 过度牵拉幼儿肘关节容易使环状韧带滑脱, 导致桡骨小头半脱位的发生[6]。患儿患肢肘部常伴有不同程度疼痛, 患肢活动受限不可上举, 臂膀下垂, 患儿患肢在X射线照射下无异常改变。由于患者年龄较小, 当患者受伤后不能清楚表达受伤原因, 不能详细描述自身病情, 并且在治疗时易哭闹, 因此给诊断及治疗带来一定困难, 此时需要术者对患儿病史做详细了解并检查做出诊断[7]。研究表明[8], 当韧带划入较多时, 常规旋后复位法无法对桡骨以及周围正常解剖组织进行有效回复, 旋前复位法通过过度旋前, 使桡骨小头外移, 使桡侧韧带、环状韧带紧张, 协同牵拉滑入关节间隙内环状韧带回收至挠骨颈上。当桡骨头半脱位后, 肱桡关节中嵌顿部分环状韧带, 肘关节摩擦、挤压刺激使部分环状韧带水肿、痉挛, 肱桡关节在前臂旋转运动时因反复摩擦加重患儿疼痛[9]。王宏坤老师认为在复位过程中如果根据逆创伤机制进行复位, 患儿前臂旋后运动时, 会摩擦、挤压刺激水肿、痉挛的环状韧带, 加重患儿疼痛, 患儿出现不配合甚至对抗情绪, 造成复位手法复位困难, 无法顺利实施。根据桡骨头半脱位中的逆创伤机制, 旋后复位法认为桡骨头半脱位后, 患儿受伤前臂处于旋前位且有牵拉史, 旋后复位法与桡骨头半脱位受伤机制相反, 先旋后前臂并屈曲肘关节。旋前复位法只要顺势旋前, 不会对环状韧带产生摩擦、挤压、刺激, 并能将嵌顿于肱桡关节的部分环状韧带复位, 因而有着简单、高效、少痛感等优势。该研究中, 经旋前复位法治疗的患儿的疼痛程度明显优于经常规旋后复位法的患儿, 并且满意程度较高。据张力等人报道, 通过旋前复位法和常规旋后复位法治疗桡骨小头半脱位的首次成功率分别为97.14%和71.43%[10]。该研究结果中, 经旋前复位法治疗患儿一次复位成功率 (95.00%) 明显高于经常规旋后复位法的患儿 (71.67%) , 得到与临床相似的结果。
综上所述, 旋前复位法治疗桡骨小头半脱位有较好疗效, 临床应用中值得广泛推广。
参考文献
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半解析法 篇6
总结以上3种方法, 除了第一种, 其他两种均是在监督学习框架下优化空间滤波器, 需要估计各类脑电信号样本的中心。但是在BCI研究中, 考虑到被试者的精神负荷, 训练样本的数量往往不多, 而且这些训练样本容易受到肌电、眼电等各种伪迹的污染, 难以准确地估计其中心, 从而使空间滤波器的优化受到影响, 造成MRP判别模式的泛化能力较弱。为此文中针对DSP, 在半监督框架下采用自训练机制, 引入分类置信度高的无标记样本, 迭代学习MRP空间判别模式。在实验部分, 随机抽取BCI competition I dataset I[8]不同数量的训练样本, 验证了半监督DSP的有效性。
1 方法
1.1 判决空间模式法
设第j类运动的第i次实验获得的MRP脑电信号矩阵为Xj (i) ∈RN×T, 其中N为电极数, T为时间采样点数。于是空间滤波前样本类内散度SW和类间散度SB可以表示为
其中,
依据Fisher判别准则寻找最佳的W, 使得S′B与S′W之比最大, 即
式 (5) 的优化可转化为广义特征值问题
SBW=λSWW (6)
接着通过奇异值分解可以求得特征值λ及其对应的特征向量W
S
然后取最大的m个特征值所对应的特征向量W1m作为空间滤波器提取特征
fp=mean (wTp (X-M) ) (8)
其中, p=1, 2, …, m, 文中取m=2。最后采用常用的线性判别分析 (Linear Discriminant Analysis, LDA) [9]对这些MRP特征进行分类。
1.2 半监督判决空间模式法
由式 (3) 和式 (4) 可见, 在DSP算法中, 各类脑电信号矩阵的中心Mj和所有脑电信号矩阵的中心M直接参与到类内散度S′W和类间散度S′B的计算。当训练样本不足时, 噪声对Mj和M估计的干扰大, 从而导致式 (5) 的优化受到影响。结合分类器LDA, 采用半监督自训练的方法, 引入置信度高的测试样本, 逐步改善对Mj和M的估计, 调整DSP空间滤波器, 以提高MRP模式的泛化能力。具体步骤如下:
(1) 初始化迭代步数η和置信度门限参数γ。依据训练集T1和标记Z1, 通过DSP算法学习初始空间滤波器组W1=[W1;W2], 并计算LDA的投影方向μ1和判决阈值b1。
(2) for L=2∶η。
(3) 计算测试样本预测标记的置信度
(4) 选择置信度高的测试样本集合SL-1⊂UL-1。将dL-1 (i) 按降序排列, 得到d′L-1 (i) , i=1, 2, …, nL-1, 则SL-1={X1, …, Xj, …, Xm}, dL-1 (j) ≥d′L-1 ([γnL-1]) 。
(5) 更新训练集TL=TL-1∪SL-1;更新训练集标记ZL=ZL-1∪YL-1。其中, YL-1={y1, …, yj, …, ym}为SL-1的预测标记集合;更新测试集UL=UL-1-SL-1。
(6) 依据训练集的脑电信号TL和标记ZL, 通过DSP算法学习空间滤波器组WL, 脑电信号矩阵的中心ML-1, 并计算LDA的投影方向uL和判决阈值bL。
(7) 如果L<η转至步骤 (2) 。
(8) 如果L=η, 输出WL, uL和bL, 并估计初始测试集U1内脑电信号矩阵所对应的标记f (i) =sign[uTLFi-bL], 其中, Fi=mean (WTL (Xi-M1) ) , Xi∈U1。
2 实验结果及分析
实验数据来自BCI competition I dataset I[8]。实验过程如下:被试者坐在普通的椅子上, 将双手自然地放在桌上, 用左右手指随意自主地敲击电脑键盘, 每2.1 s一次。被试者的脑电信号由27导电极记录, 采样率1 kHz, 带通频段为0.05～200 Hz, 每段脑电信号的长度1 500 ms, 结束于实际敲击动作前120 ms。其中413段记录提供标记, 作为训练数据;另外100 段作为测试数据, 其标记在赛后公布。比赛的目标是利用采集到的脑电信号区分出测试数据中被试者是用左手还是右手敲击键盘。
考虑到MRP的时间分布, 截取各段脑电信号的最后100 ms进行分析[4];考虑到MRP的频域分布, 文中对所有的脑电信号进行了<7 Hz的低通滤波;为了增加实验的代表性, 从所有的513段数据中随机抽出N个样本作为训练集, 剩下的 (513-N) 个样本作为测试集, N=80, 120, 160。设置半监督DSP算法的迭代步数η=20, 置信度门限参数γ=0.2, 在N取不同数值的情况下, 随机生成训练集和测试集40次, 统计半监督DSP算法的分类精度均值和平均标准偏差如图所示。在图1中, 第一步迭代所对应的分类精度即没有引入无标记样本时, 监督DSP的精度。由图1可见: (1) 半监督DSP比监督DSP的分类精度高。 (2) 在训练样本较少的情况下 (N=80) , 半监督DSP的优势较为明显, 此时仅利用训练样本不能很好地提取MRP判别模式。 (3) 在训练样本较多的情况下 (N=120, 160) , 半监督DSP优势减弱, 此时仅利用训练样本即可较为准确地提取MRP判别模式。 (4) 随着跌代次数的增加, 半监督DSP的分类精度逐步提高, 并趋于稳定。
3 结束语
针对脑机接口研究中的小样本问题, 基于MRP现象提出了一种半监督DSP算法。该算法采用自训练机制, 逐步引入分类置信度高的无标记样本, 迭代学习MRP空间判别模式。实验表明, 相对于监督DSP, 半监督DSP 算法的泛化能力更好。
摘要：在脑-机接口研究中, 如果训练样本少, 判决空间模式法不能很好地提取运动相关电位特征。为此, 文中在半监督框架下, 采用自训练方法, 引入分类置信度高的无标记样本, 迭代学习MRP的空间判决模式。实验结果验证了所提算法的有效性。
关键词：脑-机接口,运动相关电位,判决空间模式法
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半解析法 篇7
华能瑞金电厂铁路专用线位于赣县茅店镇, 距赣州城区19公里, 线路全长3.95km, 项目总投资约3239万元。铁路专用线是华能瑞金电厂一期工程的重要项目, 是电厂燃料运输的唯一通道。在路线DK1+278处跨瑞金高速公路, 这条高速公路为双向4车道, 跨越方式采用1-80米钢桁梁桥, 桥下通车净高均不小于5.2米。瑞金高速公路被跨越里程为K11+150, 该处路面总宽42.2米, 中央分隔带宽3米, 路面标高 (最高点) 20.86米, 钢桁梁底面标高26.75米 (最低点) , 铁路钢桁梁与公路线路交角91°。
2 施工中的重点及难点
根据现有路面情况和铁路桥梁拼装的结构形式, 封闭部分车道后, 施工和管理过程中存在以下困难:
2.1 车流量大
瑞金高速公路作为江西省重要的运输大动脉之一, 从建成通车开始就保持很高的车流量, 车流量为白天每10秒过车一辆, 到夜间更是剧增。
2.2 防坠落要求高
钢桁梁拼装时, 采用吊车逐根钢梁杆件吊装, 穿拧螺栓, 都属高空作业, 下面公路有车辆高速通行, 稍有不慎, 无论吊车钢绳还是所吊杆件、施工工具、螺栓、冲钉等都可能掉落从而造成险性事故, 所以防坠落要求高。
2.3 施工时间短
按照高速公路管理单位的要求, 我部施工尽量减少占用高速公路的时间, 这需要精心组织和加强现场管理, 协调好各方面物资、机具, 一切为安装现场服务。
2.4 安全隐患多
由于施工段落车流量较大, 施工过程中可能有意外事故对高速公路的行车造成危害, 对安全管理提出了很高的要求。与公路通车改道的相关工程进度需要同步进行, 安装不可以越界进行;加强单幅通行的交通疏散与管制, 雨雾天气、夜间车辆安全行驶是本工程重点;布置和更换施工隔离墩时车辆仍在通行, 既要保证工人安全, 又要保证行车安全是本工程难点。
3 施工对道路的影响分析
由于钢桁梁杆件和联结螺栓都在空中拼接, 对道路通车安全隐患主要表现为:吊车所吊重物可能在就位回转过程中发生单头翘起、左右摆动、正反转圈等现象, 而如果此时公路上正好有车辆通过, 很可能碰撞车辆, 危及行车安全。钢桁梁的横向杆件和防护安装没跟上造成侧向失稳。针对以上的可能, 杆件吊装严禁采用单吊点, 吊起待稳定后再回转吊车, 在公路中央分隔带和公路两侧路肩处设置临时支墩, 在三角桁架底部设兜底活动防抛安全网, 隔绝高空坠物, 确保公路通车安全;在第三阶段施工时, 高速公路瑞金段方向半幅行车道和超车道被占用, 车流被压缩从紧急停靠道穿过, 必须做好引导和防撞隔离等措施。
4 施工方案
4.1 施工总体方案
总体上采用支架法悬拼施工。在钢桁梁设计位置下方, 布置安装支架, 在支架上安装钢桁梁, 钢桁梁安装推进时, 一边向前推进, 一边卸除普通支墩, 最后拆除所有支墩完成整体体系转换。
4.2 支架布置
临时支墩及基础:临时墩自下而上主要由三部分组成:型钢基座、钢管立柱、墩顶布置。4.2.1型钢基座。临时支墩的基座为方便施工均采用双30工字钢对焊, 上部用4根6米长工字钢梁搭设平台, 平台上安装钢板和φ600钢管立柱, 立柱两侧用工字钢斜撑, 考虑沥青混凝土路面基层强度按照500k Pa计算, 基础平面尺寸为3m×0.7m两组 (最大可承受210t) 。而跨中单柱最大荷载仅165t, 路面混凝土安全。4.2.2钢管立柱。钢管立柱采用φ600×10mm钢管, 每个临时支墩由2根钢管组成, 平行于车道分道线布设成门形结构。4.2.3临时支墩基础设置与恢复。1#临时支墩采用4根φ600×10mm钢管作为基础桩, 入土深度6m, 与边坡相交处设置1.2m宽×9m长×0.8m厚的混凝土承台, 保证混凝土承台仅露出一个角。工程完成后, 为进一步保证不破坏高速公路边坡, 打入边坡以内的钢管不再拔出;凿除露出边坡以外部的混凝土, 保证现有边坡的美观。2#和3#临时支墩由于均为型钢支架, 每个支墩与高速公路之间设置3m长×0.7m宽的1cm厚钢板两块, 完工后拆除即可。4#临时支墩采用混凝土扩大基础上设置φ600×10mm钢管, 因为此临时支墩处在高速公路边沟范围, 为不影响路基稳定, 尽量减少基础开挖, 承载力达到150k Pa即可, 开挖深度约50cm;为不影响排水系统, 施工过程中临时疏导排水系统, 保证排水顺畅。完工后, 及时回填及清除施工物, 按原貌及结构恢复排水沟 (见图1) 。
4.3 主要施工机械设备
现场租赁一台70t汽车吊, 用于钢桁梁的安装架设。另外按需要调配一台25t汽车吊, 用于中构件转运、预拼装。
4.4 施工场地平面布置
4.4.1 进场道路。钢梁杆件、架梁辅助结构、架梁设备均由平板汽车运输, 通过当地公路网, 与经新建或扩建的进场施工便道连接直达施工场地。进场道路及施工便道路面宽不少8米, 并采取泥石结构, 以保证雨天正常施工。4.4.2钢梁预拼。钢桁梁根据现场需要, 需二件连在一起吊装时, 需在预拼场地进行预拼装。钢梁预拼场地要求铺装20~30cm厚混合碎石并平整压实的方法进行硬化处理及建立排水系统。
4.5 钢梁架设步骤及关键工序
4.5.1钢梁架设前的准备工作。 (1) 资料准备:包括水文气象资料、桥墩竣工里程、高程、中线、跨度等测量资料、钢梁制造厂提供的杆件加工资料等。 (2) 编制施工细则:架梁工艺细则、吊机使用细则、架梁施工技术安全细则。 (3) 复测资料。钢梁架设前, 应对所提供桥墩竣工资料进行复测并出具复测资料, 其偏差在允许的范围内方可架梁。4.5.2钢桁梁安装施工步骤。钢桁梁安装时, 按以下步骤进行, 具体如下:
(1) 步骤一
步骤五示意图
(1) 临时支墩 (1#) 墩顶标高 (含钢梁上拱度) 调整到位后, 开始架设钢桁梁, 分别吊装赣州侧X1+X2杆件, 保证直线度, 然后调整轴线标高, 中心距及顺桥向位置。
(2) 配套安装相应部位的横梁, 测量和调整框形结构的对角线, 安装相应部位的纵梁和下平纵联。
(3) 依次安装F1、S1、F2。
(4) 吊装X1', 形成三角形稳定结构, 并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
(2) 步骤二
(1) 临时支墩 (2#) 墩顶标高 (含钢梁上拱度) 调整到位后, 开始架设钢桁梁, 分别吊装赣州侧X3+X4杆件, 保证直线度, 然后调整轴线标高, 中心距及顺桥向位置。
(2) 依次安装F3、S3、F4、S4。
(3) 吊装X2'+X3', 形成三角形稳定结构, 并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
(3) 步骤三
(1) 临时墩 (3#) 墩顶标高 (含钢梁上拱度) 调整到位后, 开始架设钢桁梁, 分别吊装赣州侧X5+X6杆件, 保证直线度, 然后调整轴线标高, 中心距及顺桥向位置。
(2) 依次安装F5、S5、F6、S6。
(3) 吊装X4'+X5', 形成三角形稳定结构, 并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
(4) 步骤四
(1) 临时墩 (4#) 墩顶标高 (含钢梁上拱度) 调整到位后, 开始架设钢桁梁, 分别吊装赣州侧X7+X8杆件, 保证直线度, 然后调整轴线标高, 中心距及顺桥向位置。
(2) 依次安装F8、S8、F9、S9。步骤二示意图
(3) 吊装X6'+X7', 形成三角形稳定结构, 并在另一桁重复上述工作;配套安装上。
(5) 步骤五
(1) 吊装赣州侧X9+X10杆件, 保证直线度, 然后调整轴线标高, 中心距及顺桥向位置。
(2) 依次安装F9、S9、F10。
(3) 吊装X8', 形成三角形稳定结构, 并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
(6) 步骤六
顺次拆除1#、2#、3#、4#临时墩, 完成全桥体系转换。
4.5.3钢梁架设最不利荷载计算
荷载取最不利状态, 当钢桁梁架设到第4#支墩上完成时, 2#和3#已经拆除, 剩下1#和4#以及主墩, 则每个支墩所受荷载
采用4根φ60cm钢管上浇注9m×1.2m×1m钢筋混凝土梁承台, 钢管打入土中6m, 则钢管桩截面特性:
L=6m Ap=148.8cm2μ=3.14×0.6=1.88m。根据《建筑桩基技术规范》, 钢管桩单桩竖向极限承载力标准值可按下式计算:
管桩入土6m后, 该范围为可塑粘性土, p=0.16L/d=0.16×6/0.6=1.6
查表得, qsi=50kPa, qpk=1000kPa
土的总极限侧阻力标准值为:
总极限端阻力标准值为:
承台承受荷载:地基承载力取120k Pa, 承台长9m, 宽1.2m
单桩竖向抗压极限承载力标准值为:
单桩竖向承载力特征值Ra计算, 取1.5的安全系数, 则:
4.5.4 钢梁架设工艺
(1) 钢梁架设工艺要点
(1) 捆吊:拴捆前检查由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序, 拴捆时应注意杆件上标注的质量大小和重心位置。杆件用专用吊具拴捆、起吊。
(2) 对孔杆件起吊就位后对孔时, 在栓孔基本重合的瞬间 (相错在10mm以内) 将小撬棍插入孔内拨正, 然后微微起落吊钩, 使杆件转动对合其它孔眼。系梁及拱肋先对近端孔眼, 吊杆先对下端孔眼。对合系梁及拱肋时, 可用扁铲式小撬棍引导, 必要时用牵引器或导链滑车拉入节点板内。
(3) 穿入钉栓对好孔眼后, 先在栓孔群四周打入四个定位冲钉, 随即安装4~6个高强螺栓, 确认板缝间无任何杂物时, 即拧紧螺栓, 同时安装其余栓孔的冲钉和螺栓。
(4) 杆件拼装时, 为保证拼装拱度, 需按孔眼总数的50%冲钉均匀分布打入和上足25%~30%的高强度螺栓, 并作一般拧紧后方能松钩。松钩后立即补足剩余孔眼的高强度螺栓, 并作一般拧紧。然后将这部分高强度螺栓按施拧工艺逐一循序初拧和终拧, 终拧后的高强度螺栓检查合格后, 用相应油漆作标志。第二步将冲钉换成高强度螺栓, 并作一般拧紧。一次卸下的冲钉数量, 最多不超过冲钉总数的20%。将全部冲钉换成高强度螺栓后, 按工艺进行初拧和终拧, 终拧后的螺栓检查合格后, 同样用相应油漆作标志。螺栓施拧应从栓群中心向四周进行, 以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响。
(2) 高强度螺栓施拧
高强度螺栓施拧采用扭矩法施工, 紧扣法检查。施工前进行工艺试验, 测量扭矩系数、预拉力损失、温度与湿度对扭矩系数的影响, 调整扭矩, 确定施拧扭矩, 紧扣检查扭矩, 复验每批板间滑动摩擦系数等工作。一般初拧合格后的高强度螺栓扭距值大约为终拧值的50%, 高强度螺栓终拧扭矩值按下式计算:M终=K×N×d。
5 结论
铁路专用线跨瑞金高速公路1-80 m钢桁梁由于采用半悬臂法进行拼装钢桁的施工方案, 节约了成本, 提高了工作效率, 施工中道路正常通行, 社会、经济效益显著, 对同类型桥梁施工具有一定的参考价值。
摘要：结合华能瑞金电厂铁路专用线跨瑞金高速公路80m下承式钢桁结合梁的施工, 对跨越高速公路钢桁梁桥施工技术展开研究, 阐述了跨瑞金高速公路80m钢桁梁施工跨越高速公路施工作业方法, 钢桁梁方案的确立与实施, 为今后大型结构跨越高速公路、河流、建筑物等提供了一些可借签的经验。
关键词：80m下承式钢桁梁,跨高速公路,半悬臂法,拼架技术
参考文献
[1]冯政.钢桁梁施工技术方案及工艺[J].铁道建筑, 2009 (06) .
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