整体试验论文

整体试验论文（精选5篇）

整体试验论文 篇1

0 引言

在非能动核电站当中,如AP1000、CAP1400等,PRHR是非能动安全系统的重要组成[1],是非能动核电站在事故后,尤其是全厂断电事故后,用于载出堆芯衰变热的重要途径。针对PRHR一些研究者开展过相关研究工作[2,3,4],这些研究通常偏重于通过数值方法来研究原型电站,或采用与原型一致的结构来研究换热器性能。

在缩比的整体试验台架中,包含各个非能动安全系统和设备,模拟小破口失水事故以及全厂断电事故等进程,PRHR的模拟需要与试验台架的其它系统进程相匹配。PRHR中主要的过程为单相和两相自然循环过程,以及C形管向IRWST水箱的传热过程。在PRHR换热器传热管内存在着对流换热,在传热管外则存在沸腾换热等现象。PRHR的换热器部分的流动和传热过程,属于整个系统中的一个局部现象。

对于缩比试验台架,首先要保证系统级的过程和现象的模拟准确;对于传热过程主要受到传热管结构形式,以及管内流动状态等因素的影响。本文将结合系统级过程,并重点分析PRHR换热器内的流动和传热过程,采用比例分析方法,对PRHR在整体试验中的模拟和设计准则加以讨论。

1 自然循环过程比例关系

从自然循环过程的守恒方程出发,能够推导并确定整体试验的系统级比例关系。Ishii和Kataoka基于早期小扰动分析结果,以一维漂移流模型的微分方程形式,在等物性比例条件下推出了相应的相似准则[5],而后,Ishii等进一步提出了两相自然循环不等物性降压比例分析准则,并应用于模拟GE公司SBWR沸水堆的PUMA试验装置的比例分析中[6]。Reyes和Hochreiter基于漂移流模型的控制体方程,以沿程阻力的比例准则确定了管径比,进而确定各主要比例参数,并建立了设计和分析评价用于模拟西屋公司AP600及AP1000压水堆非能动堆芯冷却系统的APEX整体试验台架的相似准则[7]。国内对于一维自然循环也开展了相关的研究[8,9,10]。参考已有的研究基础,能够获得整体试验台架的系统级比例关系。

对于非能动电站系统的整体试验模拟,自然循环是确定试验整体参数的主要依据。通过自然循环比例分析,能够确定缩比试验台架的主要比例关系,包括长度比、直径比、功率比、速度比以及时间比等。基于已有的理论分析[5,6,7],对于等压等物性的系统而言,单相及两相自然循环,需满足的主要比例关系包括(此处直接给出结论,不再详细推导)

PRHR通过相关的管线与主回路相连接,也构成了回路系统,并且在事故工况下依靠密度差形成自然循环驱动和运行,因此要求其相关参数也需要满足自然循环的相似准则,即

PRHR换热器容积比vR等于系统容积比VR(本文采用大写字母来代表系统级参数,小写字母来代表局部参数)

PRHR换热器流通面积比aR等于系统流通面积比AR

式中dR———单根换热管直径比;

lR———单根换热管长度比;

nR———换热管根数比。

从以上两个方程出发,能够得到换热器传热管长度比应等于系统长度比,而对于直径比和根数比这两个参数,则存在多个解,需要其他的限制条件来加以确定。换句话说,存在多个不同的PRHR结构形式,能够满足系统的自然循环比例关系要求。

除了满足系统的自然循环比例关系以外,PRHR还需要考虑到局部的相似性。前面已经提到,局部现象需要考虑PRHR的传热过程以及流动过程,而流动过程主要受阻力特性影响。因此下面针对PRHR传热过程和阻力特性进行分析,以期建立满足系统比例关系要求的PRHR的相关设计准则。

2 传热过程比例分析

对于PRHR设备,应满足传热过程相似。PRHR换热器作为循环回路的热阱和换热设备,试验台架和原型系统的换热能力应保证相似性。根据牛顿冷却公式

式中h———传热系数;

Δtm———在接触换热面积A上的平均温差。

下面分别从传热系数h和传热面积A入手研究PRHR换热过程的设计准则。

2.1 传热系数分析

PRHR换热器设备在投入运行时浸泡在IRWST大水池中,其传热过程为管内的热流体通过对流加热传热管,传热管将热量向外传导,对IRWST内的冷水加热。由于PRHR运行时其内部流体温度较高,可以认为传热管外主要是池式沸腾传热机理占主导作用。管内的传热主要为对流换热过程。因此,其总的传热系数由三部分组成,包括管内的对流传热系数、传热管管壁热阻以及管外侧的沸腾传热系数。

总的传热系数可以表示为

式中hC———对流传热系数;

RW———管壁热阻;

hB———沸腾传热系数。

壁面热阻主要由传热管材料及结构决定,与流动无关;管外侧的池式沸腾换热系数主要由管外流体性质和内外温差决定。因此在等物性条件下,可以认为试验系统的壁面热阻和沸腾换热系数均与原型系统相同,因此在上式中,主要需考虑对流传热系数的匹配问题。由于对流传热系数受到管径、流动状态以及流体物性参数等影响,因此对于不同的换热器形式和不同的流动状态,会对应不同的系数。

由努塞尔数的定义式

对于PRHR换热器内的流动,典型的运行状态为湍流对流换热过程,因此可以采用Dittus-Boelter公式,即

对于雷诺数Re,有

联立以上三个关系式,可以得到试验系统与原型系统在等物性条件下的传热系数的比例关系

考虑系统内质量守恒,即

基于质量守恒,可将换热器传热管内的流速比uR与系统流速比UR建立联系,得到

将上式带入方程(12)中,并要求试验系统与原型系统的对流传热系数相等,可以得到

由上式(15)并联立自然循环比例分析确定的比例关系(5)和(6),就得到了一组对于试验系统PRHR换热器主要结构参数———传热管直径、管长和管数量相关的比例准则,联立求解上述三个关联式,则可以得到PRHR换热器的传热管直径、管长和管数量的比例准则,结果如下

2.2 传热面积分析

假设PRHR传热管内的对流传热系数、壁面热阻、管外传热系数均与原型一致,则可以得到

认为试验系统与原型系统为等物性条件,流体温度分布与原型一致,即有

将(9)、(10)带入(7)可将功率比的关系转化为传热面积比,即

又PRHR的换热功率比应等于系统功率比(方程2),也即

由上式(22)并联立自然循环比例分析确定的比例关系(5)和(6),就得到了一组对于试验系统PRHR换热器主要结构参数———传热管直径、管长和管数量相关的比例准则,联立求解上述三个关联式,则可以得到PRHR换热器的传热管直径、管长和管数量的比例准则,结果如下

3 阻力相似的比例分析

对于环路系统,驱动力与阻力的匹配是自然循环过程的基本要求。对于PRHR换热器,其设备的阻力特性也应满足系统的阻力匹配。以单根传热管作为控制体,有

对于自然循环回路,要求

如果对此要求进行严格化,各处分段的压降均满足比例关系,则对于换热器的传热管内的流动压降也应满足上述关系式。又根据方程(26)和(27),可以进一步推导出

对于换热管这种细长管的结构而言,局部阻力所占比例较小,可以认为主要的压降为摩擦阻力,因此上式可简化为

摩擦阻力系数f主要由管道粗糙度以及雷诺数(Re)决定,而不同的流动状态,f的表达方式也不同。对于层流流动,f与雷诺数成反比关系,即

对于较低雷诺数范围的湍流流动(Re<10-E6),f与雷诺数的关系在工程上[11]通常可以表示为

式中C和x———工程应用参数;

C———常数;

x———一般取值为0.2~0.25。

对于充分发展湍流,f与雷诺数无关,仅与相对粗糙度有关,即

首先考虑PRHR在事故工况下运行,由短时的强迫循环向自然循环过渡。因此主要的流动状态处于较低雷诺数下的湍流区,即Re<10-E6,可采用上式(31)进行分析。将方程(31)与雷诺数定义式代入方程(29),并考虑等物性条件,可得到

又有方程(14)以及方程(5)、(6),可以进一步得到

再结合本文第2节由自然循环推导出的比例关系,方程(5)与方程(6),可得到基于摩擦阻力相似的PRHR换热器比例设计准则

4 讨论及结论

4.1 比例准则汇总

通过上述讨论,可以得到一系列对于缩比整体试验台架中PRHR需要满足的相似准则,这些相似准则均可以通过PRHR的三个特征参数———直径比、长度比和根数比———与系统特征参数比之间的关系来加以描述。对以上述PRHR比例分析进行总结和汇总,形成表1。

对于不同的比例准则,得到的PRHR换热器设计准则也不尽相同。对文中的设计准则进行汇总,如表2。

由表2可知,若系统长度比(即高度比)等于1,则上述所讨论的结论可统一简化为

即换热器单根传热管结构设计与原型系统一致,传热管数量的选取决定于直径的平方之比,也即面积比。也就是说,在1∶1的等高台架中,能够比较容易的实现PRHR局部现象模拟的相似性,同时满足各项比例关系要求。

若系统长度比小于1,将很难保证自然循环、换热面积、对流换热系数以及摩擦阻力系数等准则同时满足。对于长度比小于1的缩比试验台架而言,PRHR传热管的直径比与系统长度比直接相关,不同设计准则情况下传热管直径比与系统直径比关系不同,因此应根据试验目的,首先确定基于哪一种准则来选取试验系统的传热管直径比,有时可能需要同时兼顾数个原则,此时则需要对于失真情况进行分析评价。传热管长度比在不同的准则下均等于系统长度比,传热管数量比则需要在传热管直径比确定后,根据系统直径比进一步确定。因此PRHR比例设计准则的主要问题演化为如何确定主导的比例准则来确定直径比。下面对比例准则进一步加以讨论。

4.2 基于保证管内对流传热系数的比例准则讨论

在保证管内对流传热系数相等情况下的不同比例情况的换热面积失真比较,将式(16)、(17)、(18)带入换热面积表达式,可得

由于系统直径比和长度比是相对独立的两个变量,因此需在确定二者之间关系后才能够定量评价换热面积的失真大小。为直观比较,可假设两者之间存在简单的指数关系。一般的试验台架多采用“瘦高”形式设计,即直径比小于长度比,因此此处选取DR=LR和DR=LR2两种比例关系进行比较,以表明从几何相似到偏向“瘦高”的台架设计中,换热面积失真的情况。

根据PRHR设计准则汇总表,对于不同比例下的换热面积比,当DR=LR时,见表3。

当DR=LR2时,见表4。

也就是说,如果按照满足对流换热系数的比例准则,在对长度比进行缩比以后,所导致的换热面积失真是很大的,又由于换热面积与换热功率在等物性条件下成正比,因此换热功率也将有较大的失真。因此一般情况下不建议采用此准则进行设计。

4.3 基于保证换热面积的比例准则讨论

在保证换热面积比情况下,采用表1中的关系式,比较不同比例的管内对流传热系数的失真,如表5所示。

由表5可以看出,基于自然循环比例分析,在保证换热面积情况下,缩比台架的PRHR内对流传热系数会有一定程度的失真,随着长度缩比越小,传热系数也越来越小。从试验验证的角度讲,较小的传热系数得到的试验结果偏保守。由公式(8)可知,管内对流传热系数是PRHR换热器总的换热系数的一部分,若能够保证管壁热阻系数以及管外的传热系数的相似性,则管内传热系数的失真所造成的总的换热系数的失真将更小。这里假设管内对流传热系数占总传热系数的40%,同时假设管壁热阻以及管外传热系数均保证相似,则能够得到总的换热系数的比值,也即上表的第四列。可以看出其失真较小,仅在10%左右。

在保证换热面积比情况下的不同比例情况的摩擦系数的失真比较,如表6所示。

由表6可见,基于自然循环比例分析,在保证换热面积情况下,缩比台架的PRHR内的摩擦系数会有一定程度的失真,随着长度缩比越小,传热系数也越来越小于理想值,较小的摩擦系数会减小回路阻力,试验结果趋向于不保守。换热器部分阻力的偏小,可以通过在环路中其他位置增加阻力的方式加以补偿,从环路的角度可以做到准确的模拟。

4.4 基于保证阻力系数的比例准则讨论

若从保证换热器局部阻力系数的比例准则对PRHR进行比例分析设计,可比较不同长度比例下的换热系数以及换热面积的比例准则的失真情况。对表2中的x取值为0.2,计算结果参见表7。

可见,随着长度比例的减小,换热系数和换热面积的失真度逐渐增大。由于在实验系统的环路中管道的阻力易于调节和控制,因此一般对分段阻力特性不必一定要求处处满足。

4.5 结论

本文主要研究了非能动余热排出系统和其换热器的比例分析和设计准则,认为其运行主要依靠自然循环驱动,并假设管内主要为强迫对流换热,且换热器内主要的物理过程为单相液体的流动过程和强迫对流换热过程。基于以上假设,换热器的比例分析可具体分解为三类准则:

(1)保证流动过程的阻力相似;

(2)保证换热面积相似;

(3)保证对流传热系数相似。

由这三个准则出发,本文得到相对应的可以指导换热器传热管设计选择的三类设计准则,每一类中均包含传热管的直径、管长以及根数,并将这三个参数与系统的长度比以及直径比建立直接的联系,从而在确定台架系统级设计参数后,就能够指导PRHR的理想设计。

对于长度比(高度比)等于1的缩比台架,以上三类准则能够统一为相同的设计准则,即上文式(38)、(39)及(40)所列,能够保证换热器内包括自然循环过程、换热过程等主要物理过程模拟的相似性。

对于长度比(高度比)不等于1的缩比台架,无法同时准确满足上述三类准则。建议采用基于换热面积相似的相似准则确定设计准则,此时会导致传热系数有大约10%的失真,是可以接受的。

缩写表:

下标:

摘要：在非能动核电站当中,PRHR(非能动余热排出,Passive Residual Heat Removal)是非能动安全系统的重要组成,是事故后、尤其是全厂断电事故后,用于载出堆芯衰变热的重要途径。在高度比例降低的整体试验中,要保证PRHR中的现象与原型的相似性,需要通过理论分析和推导,从理论上证明模拟的准确性,并得到相关的设计准则,才能保证整体试验结果的准确性。通过对事故进程中PRHR主要物理过程和现象进行识别和分析,并进行PRHR的比例分析,得到PRHR在整体试验台架进行事故模拟过程时所需满足的关键比例准则。对不同缩比尺度的比例分析和失真评价结果表明,缩比台架中PRHR的相似准则不能同时得到满足,需要根据试验目的进行选择和取舍;台架整体的高度比(长度比)越接近1,则失真越小。

关键词：PRHR,比例分析,非能动,整体试验

参考文献

[1]林诚格,郁祖胜.非能动安全压水堆核电技术[M].北京:原子能出版社,2010.

[2]WRIGHT R F.Simulated AP1000 response to design basis small-break LOCA events in APEX-1000 test facility[J].Nuclear Engineering and Technology,2007,39(4):287-297.

[3]WANGW W,SU G H,QIU S Z,et al.Thermal-hydraulic phenomena related to small break LOCAs in APl000[J].Nuclear Engineering and Design,2011,53(4):407-419.

[4]莫小锦,庄亚平,佟立丽,等.APl000主给水管道断裂事故中PRHR系统冷却能力分析[J].原子能科学技术,2012,46(增刊):309-313.

[5]M Ishii,Kataoka.Scaling Laws for Thermal-Hydraulic System Under Single Phase and Two-phase Nature Circulation[J].Nuclear Engineering and Design,1984(81):411-425.

[6]M Ishii,S T Revankar,et al.The Three-level Scaling Approach with Application to the Purdue University MultiDimensional Integral Test Assembly(PUMA)[J].Nuclear Engineering and Design,1998(186):177-211.

[7]Jose N Reyes,Hochreiter L,Scaling Analysis for the OSU AP600 Test Facility(APEX)[J].Nuclear Engineering and Design,1998(186):53-109.

[8]房芳芳,常华健,秦本科.核反应堆试验台架比例分析方法的发展和应用[J].原子能科学技术,2012,46(6):658-664.

[9]曹传钊,郑建涛,徐海卫,等.注水对燃气轮机联合循环机组性能试验研究[J].节能技术,2015,33(2):136-139.

[10]刘寒芳,董福生.多连接式双水箱太阳能热水系统的应用探讨[J].可再生能源,2015,33(9):1294-1299.

[11]俞冀阳,贾宝山.反应堆热工水力学[M].北京:清华大学出版社,2003.

整体试验论文 篇2

二期课改是实施素质教育的重大举措，当前已经进入整体实验阶段。为贯彻落实区教育工作会议精神，有序有效整体开展二期课改试验工作，全面推进素质教育，努力创办现代化大城市中心城区都市型精品教育，服务区域经济社会环境的协调发展，根据市教委关于课改试验工作的总体部署，结合我区实际，提出如下实施意见：

一、加强领导，健全工作网络

1、依据《上海市中小学课程教材改革第二期工程试验工作实施方案》，教育局成立由局长任组长的区试验工作领导小组，下设课改试验办公室。领导小组负责全区二期课改规划制订、政策出台、检查评估以及总结表彰、经费筹措和运作等工作。课改试验办公室负责具体实施，指导及督促各试验学校开展日常试验工作；建立有关试验工作情况汇总、研讨的例会制度，以保证课改工作顺利进行。

2．区教师进修学院承担课改试验办公室的具体工作，除全面负责二期课改新教材的试点指导工作外，下设七个课改项目组，发挥“研究、指导、服务、管理” 的职责。学院的教师和研究人员是课改工作的宣传者、研究者和促进者，要坚持为课改服务的指导思想，把课改工作作为中心工作，充分发挥对课程实施与教学改革的研究、指导和服务功能，把先进的课程理念转化为课程实施的具体操作行为。教研室负责建立以校为本的教研制度，倡导和鼓励教师依据课程标准和教材创造性地开展工作，积极推进课改试验。德研室负责围绕二期课改开展工作，改进德育方式，加强实践环节，提高德育的针对性和实效性。科研室负责以科研为先导，紧密结合二期课改的实践，加大教育科研力度，以科研促教改，以课题带动课改，向科研要质量。师训部负责加强师资培训工作，用先进的教育理念设计和实施课程，调整培训目标，改进培训方式，力求与课改要求相适应。

3．各课改研究基地学校成立以校长或分管校长为组长的课改试验工作领导小组，下设办公室，形成区、校二级管理系统和运作机制，提高试验工作的针对性、有序性和实效性。校领导小组负责课时安排、师资培训、实验器材配备和总结交流等工作。

4．建立全区课改研究基地学校校长（园长）例会制度。在全区交流各校课改进展情况，研讨课改过程中出现的问题。由各学科教研员负责筹建各学科试验中心组（可分学段成立），中心组由区教研员任组长，成员由教研员和研究基地学校的试验教师组成，并明确中心组成员工作职责和任务。各学科教研员通过学科试验中心组负责课改研究基地学校新教材试验的研究和指导，并负责了解、分析和总结新教材试验的阶段情况，研究出现的问题，提出相应对策。

5、二期课改是一项综合性的系统工程，在区试验工作领导小组统一领导下，课改研究基地学校、教师进修学院、信息中心和青少年活动中心等各方面要确立全局意识和“一盘棋”思想，积极参与，通力协作，群策群力，形成工作网络，在全区范围内掀起学习课改理念热潮，共同推进课改试验工作。

二、提高认识，注重推进策略

1、加大宣传力度，提高对二期课改的认识。精心组织广大教师深入学习先进理论，学习《课程方案》、《课程标准》和《课程指南》，学习新教材、新教法和新技术，在全区范围内掀起学习二期课改新理念的新高潮。采取请进来，走出去的方式，邀请有关领导、专家和学者举办课改专题讲座。定期或不定期地举办校长论坛、课改论坛、青年教师论坛等多种形式的报告会或讲座，交流在学习理论及课改实践中的心得体会。充分发挥特级教师、学科带头人和各级各类骨干在课改工作中的示范、辐射作用。区级教育刊物加大宣传二期课改先进理念和先进经验的力度，《黄浦教育》网站开辟介绍有关二期课改推进情况信息专栏，传播我区推进二期课改的新鲜经验。

2．注重推进工作策略和方法。课改试验工作在推进策略上，要发挥区、校（园）二级积极性，采取“区、校（园）上下联动、重心下移、梯度推进”的举措，充分发挥广大中小学校长（园长）和教师的积极性和创造性，在全区形成整体合力；在实施的具体方法上，以点带面，整体设计，分步实施，有序推进；在实施进程上，发挥优势学校典型示范先导作用，促进全面工作，在目标一致的基础上，允许差异发展，有先有后；在实施重点上，试验学校和非试验学校都要把推进二期课改与创办学校特色结合，根据制订课改试验工作计划，突出特色和重点。

3、根据课改需要加强教师培训。区教师进修学院有关业务部门负责《课程方案》、《课程标准》和《课程指南》的宣传和教学指导，向各校介绍新理念、新技术，推荐新书目；要定期深入试验学校(幼儿园)进行调查研究，多侧面、全方位地了解学校（幼儿园）的教育现状，就倾向性的问题作出恰如其分的分析，真正起到服务与指导的作用；要积极指导全区中小学和幼儿园的教育科研工作，鼓励并引导广大教师特别是中青年教师投身教育科研，从单纯的教法研究转为更关注对学生学习方法的研究；普及评价知识，创建新的有利于促进素质教育的评价机制；加速教科研成果的推广，要使科研成果成为一种生产力，真正起到转变广大教师的教学行为的作用；要根据课改目标与要求，组织教师和校长(园长)的培训，确保培训工作与二期课改的推进同步进行。课改学校和非课改学校都要参加培训，努力成为适应新时代要求的合格教师。非试验学校要提前介入，为二期课改面上的推开做好必要的准备。

各校要结合本校特点，加强教研活动，实施在岗培训，鼓励教师自我进修和自我提高，优化教师的整体素质。组织教师认真学习《课程方案》、《课程标准》和《课程指南》，加强学科之间的研讨和交流，深入理解课改要点或突破口，从课程功能、目标、结构、内容、实施、评价等课程层面理解和把握课程标准。

4．各课改研究基地学校是全区推进二期课改的排头兵，要带头参加理论学习和各种培训，发扬创新精神，创出经验和特色，为全区面上铺开作出示范表率作用。

5．黄浦区承担着《科学》、《中学劳技》和《小学自然》三门学科的市级培训任务。教师进修学院要与市教研室、教材编写组通力合作，合理规划，精心组织，认真完成培训工作。各校要配备合适的师资，提供教师参加培训的条件，并创造试验的良好环境。

三、突出重点，整体有效推进

1．加大研究型（探究）型课程和研究性学习实施力度。各校要加强课程过程管理，确保学生全员参与；初中、小学、幼儿园均应积极开展这方面的试验，努力开发适应学生个性发展和知识扩展要求的新课程。要加强研究（探究）型课程和研究性学习的管理、培训和评估，提高研究（探究）型课程和研究性学习的质量，并将中学开展研究（探究）型课程和研究性学习纳入到学校办学水平评估的指标中。在基础型课程和拓展型课程之中，要结合学科内容进行研究性学习方式的渗透，注重学生研究性学习习惯和能力的培养。

2．加强信息技术与学科课程整合。积极探索信息技术与各科教学的整合，将信息技术作为资料的来源、交流的平台和认知的工具，应用于课程的设计和课程的实施，改变学生的学习方式，拓展学习时空。逐步建立与课程教材改革相配套的学科网站或网页，征集相应的课件和信息技术与课程整合的案例，集辑成册，推动全区现代信息技术在教育教学和管理中的运用，以信息化推进教育现代化。

3．加强中小学外语教育。继续试行“一纲多本”，加强师资和教材的建设，积极稳妥地开展试验双语教学的工作，探索提高学生语言实际能力的教学模式；发挥双语教学实验学校的示范作用，市、区重点中学和有条件的学校应创造条件探索第二外语的教学；区教师进修学院应加强外语教学研究和教师业务培训；区教育局继续有计划地组织外语和双语教师出国培训。

4．深化小班化教育研究。在小班化课堂教学模式和各学科的课堂教学策略研究的基础

上，继续深化内涵研究。加强信息技术与小班化课堂教学的整合研究，拓展发展的空间；加强小班化课堂教学的评价研究，使小班化教育真正成为适应每个学生发展的优质教育；开展中小学小班化的衔接和初中、幼儿园小班化的试点工作，力求通过几年努力，形成小班化教学一条龙格局。

5．深化幼儿园整合性课程的实施研究。要以“儿童生活现实为轴心建构课程内容”为研究的突破口，实现教育目标、内容、手段、资源等方面多样化、多层次的有效整合，开发和创造幼儿园整合教育活动的新样式，促使教师逐步适应、掌握整合性课程建构的思路和实施的行为方式。要扩大教育的空间，改变儿童的学习方式，切实有效地推进二期课改，促使《教育纲要》和《课程指南》的精神在幼儿园教育中得到切实的体现。

6、深入开展分层教学研究。根据学生的学习差异，研究各学科的教学特点，建立与之相适应的分层教学的不同模式，并进行不同分层教学模式的对比研究，促进不同学习层次水平的学生都得到发展。在学生分层教学目标分层的基础上，实行施教分层、作业分层、测验考试分层、评价分层；重点研究学习基础较差学生群体的提高，充分调动广大学生的学习积极性；加强学校实施分教学的科学管理研究；各科教研员要指导本学科的分层教学，提高教师在学科教学中实施分层教学的能力。

7、进一步完善学分制管理。加大对中学学分制管理的研究，注重推广成效好、影响大、相对成熟的成果，通过实施学分制管理，促进教师、家长转变教育观念。以开展中学学分制管理研究为切入口，在合格基础上设立多种指标，在要求所有学生都达到标准的前提下，允许学生异步发展，实行异步管理与评价，探索促进每个学生全面和谐发展的评价和管理新模式。不断提高学分制管理的水平，实现对学生学业管理与评价的科学化，促进学校管理制度改革。

四、及时总结，加强交流推广

1．各校都要不断结合实际推进情况总结课改的经验和成果。各试点校（园）应结合课改推进情况总结经验，研究出现的问题，提出对课程方案、教材的意见和建议；全区每学年度举办一定规模的交流、展示活动；汇编经验成果集，促进成果的面上推广。

2．切实加强以课改为研究主题的教育科学研究工作。学校要有研究课题，区要有由局长领衔的大型科研课题，力求通过教育科学研究来总结经验，推广成果，加快课改的推进步伐。

3．教师进修学院的有关人员要深入基层，加强指导，帮助做好经验总结和推广工作。要善于发现先进，树立典型，收集有关学科教材试验情况，并对资料进行分析和研究，帮助学校解决课改试验过程中出现的问题。

4．做好推进二期课改的资料积累工作。逐步建立分类有序、项目齐全、便于查询的课改资料库，试验资料应包括有关课程教材试验的基本情况和对课程方案与教材使用的意见及建议，学生学习情况的测试与评价情况，试验过程中典型的教学案例等。

五、完善设施，保证课改投入

教育局落实专项经费，保证投入，用于完善教学设备设施的建设和试验学校开展课改试验，以及教育研究、师资培训、教材编写、成果展示和论文集辑出版等，为课改试验工作整体顺利推进提供财力支撑。

黄浦区教育局

整体试验论文 篇3

关键词：水电工程,模型,拱坝

1 工程概况

蒲芦水电站工程位于广西桂林市荔浦县蒲芦乡附近,荔浦河一级支流上游马岭河上,由蒲芦拱坝、横排引水坝、发电隧洞、电站厂房等组成。拱坝设计为双曲拱坝,最大坝高48.90m,坝顶长度141.60m,宽度3.0m,坝顶中间布置溢流坝段,长60 m,溢流堰顶高程282.00 m。蒲芦坝址以上控制集雨面积81.6km2,多年平均流量3.4m3/s。蒲芦拱坝建成后水库正常蓄水位282.00 m,设计洪水位284.97 m,校核洪水位285.69m,总库容992.9万m3,有效库容614.6万m3。蒲芦水库属小(一)型水库,工程等别为IV等,按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核。

坝址附近地形地貌为低山,坝址河谷断面为“V”字型,河流流向大致自西向东,两岸阶地不发育。河床宽约30 m,河床高程244～247 m。河流右岸山体高大,山顶高程为525.30 m,岸坡为岩石陡壁;河流左岸山体稍单薄,山顶高程370.50m,山坡自然坡度35。～45。。河床冲积层厚度5.5～6m,弱风化层厚2.6 m,弱风化岩体及微风化岩体的可冲性类别为较易冲,可冲系数分别为1.3和1.0。

2 水工模型试验成果分析

2.1 设计方案特性

设计方案中拱坝为砼双曲拱坝,拱坝溢流堰顶高程282.00m,坝顶高程286.40 m,坝顶长度141.6 m,坝顶宽度3 m,坝底宽9.6 m,拱顶圆心角101。。大坝上游面最大圆弧半径在坝顶处为80 m,上游面最小圆弧半径在坝底处为58.7 m,大坝下游面最大圆弧半径在坝顶处为77 m,下游面最小圆弧半径在坝底处为49.1 m。

蒲芦拱坝采用拱坝表孔泄洪,在坝顶布置溢流段,溢流段总长65.6 m。拱坝左岸非溢流坝段长47 m,右岸非溢流坝段长29 m。在溢流段上设有交通桥,桥面高程为286.40 m,桥面宽3 m,结合坝顶交通桥桥墩布置无闸溢流孔,共设6孔,每孔净宽10m。溢流堰结构特性为:溢流堰采用幂曲线方程,堰顶高程282.00 m,溢流堰宽度8.506 m;采用挑流消能型式,末端设挑流尾坎,反弧半径r=6m,鼻坎高程为279.80 m,挑射角15。。溢流堰横剖面见图1。拱坝下游坝脚设砼护坦,宽49.3 m,长15 m,厚lm,尾部齿坎高2 m。

(高程单位:m;长度单位:mm)

2.2 设计方案流态、流速及下游局部冲刷试验

经试验观测,设计方案流态主要特点有:①试验观测了6个下泄流量时的溢流堰上游水库水位,溢流坝的泄流能力基本满足设计要求。②溢流堰上游来水平稳,但桥墩周围绕流现象明显,原因是桥墩上游墩头断面采用直角断面,影响水流平顺。③过堰水流下游入水点基本位于下游河道中间,随着流量的增加水舌入水宽度和水舌挑距有所增大,但水舌挑距变化不明显(下泄各流量时水舌挑距在13～21.6 m范围之间),经多次试验研究分析其原因为:溢流堰厚度不足,溢流堰堰面流道短,落差较小;鼻坎挑射角15°略小,因而过堰水流没有足够的动能远挑至下游。例如,下泄设计流量时,鼻坎平均流速在8.2～8.9 m/s之间;下泄校核流量时,鼻坎平均流速在8.3～9.0 m/s之间。在修改方案中将针对设计方案的不足对溢流堰堰型加以改进。④经局部动床冲刷试验研究发现,由于水舌入水较集中(例如,设计流量时水舌水宽度为43.2 m,校核流量时为46.2 m),对河床产生较严重的冲刷。并且,由于水舌挑距小,水舌入水点位置离护坦和坝脚较近,护坦末端直接受到冲刷。当下泄校核流量时护坦末冲刷坑深度为3.75 m,护坦下部分垫层被水流淘空,影响护坦和拱坝的安全。

2.3 修改方案

针对上述设计方案中存在的过堰水流挑距短,下游冲刷影响拱坝护坦及坝基稳定问题,对溢流堰堰型进行以下优化修改:①增加溢流堰厚度,由设计方案的8.506 m加至10.58 m,溢流坝的长度保持不变。②减小鼻坎反弧半径,由设计方案的6 m减小为5 m;同时,增大鼻坎挑角,鼻坎挑角由设计方案的15°增大为19.95°。鼻坎高程经修改后由设计方案的279.8 m降低为277.8 m。③修改桥墩上游墩头断面为半圆形。修改方案溢流堰横剖面图见图2。

2.4 修改方案试验成果

修改方案共观测了6个下泄流量,经试验观测可知:①溢流堰型经修改后,滋流堰水流衔接平顺,桥墩附近饶流现象基本消失,有利于提高溢流堰泄流能力。②挑坎处流速比设计方案明显增大,下泄各级流量时挑坎处流速均比设计方案增大了约3 m/s。③下泄各级流量时水舌挑距明显增大,比设计方案增大了约5 m。④经局部动床冲刷试验观测,护坦和下游冲刷明显减轻,下游冲坑最深点向下游移动。例如,下泄校核流童时下游冲坑最深点比设计方案后移了8.4m,冲坑反坡比为1:2.4,并且离护坦有一定的不冲距离,护坦末端未受明显冲刷。

综上所述,通过对溢流堰修改优化,溢流堰水流流态得到改善,下游河床冲刷明显减轻,特别是护坦末端冲刷得到明显改善,有利于提高护坦和拱坝的安全性。

3 结语

本次模型实验通过对蒲芦水电站拱坝设计方案进行了试验研究,观测了各种泄流工况时溢流堰的泄流能力、溢流堰水流流态、溢流堰泄流特性及下游河道冲刷情况,提出了修改方案并试验验证可行。修改方案溢流堰的泄流能力满足设计要求,改善了水流流态,明显减轻了下游护坦末端及河床的冲刷,满足抗冲稳定要求。

参考文献

整体试验论文 篇4

我国矿山企业每年都会产生大量尾矿,其中黑色金属矿山尾矿率在60%以上,有色金属矿山在90%以上,稀有及贵金属矿山接近100%。粗略估计,全国尾矿年排放量在3亿t以上,约占当年工业固体废物的30%,目前全国累计尾矿存量为50～70亿t。在陕西省旬阳地区大约有选矿厂20多家,每个选厂年平均处理量按10万t计,则年尾矿排放量约为200万t左右。为堆存尾矿,需建大量的尾矿库,每堆存一吨平均费用5元,每年还需治理费3元。尾矿库不仅占用大片土地,还造成水土流失,河道淤塞,水质污染,生态环境破坏。尾矿溃坝引起的人员伤亡和财物损失等严重事故也时有发生。可见,尾矿的治理和开发利用已是十分紧迫的事情。

尾矿作为复合原料进行整体利用,使之成为经济、实用的新矿产资源,不但可使原来枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地,恢复或扩大生产,而且还能充分利用原有的矿山设施,发挥矿山潜力,使国家、企业不必大量投资基本建设就获得大量已加工成细颗粒原料的资源。不仅可解决环境污染问题,改善生态环境和整治国土,而且还具有巨大的经济、社会和环境效益。当前,在节约型社会的构建中,尾矿开发利用有望成为21世纪竟相应用的新资源和增加国力的基础物质。

2 尾矿性质

2.1 尾矿的化学多项分析

在尾矿的整体开发利用方面,我们以陕西旬阳某矿的尾矿为例,该尾矿的化学多项分析见表1。

2.2 尾矿的矿物成分

陕南旬阳某矿尾矿为长英岩型,尾矿中主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿等。脉石矿物以石英、长石为主,其次为绢云母、白云石、方解石等。尾矿的细度为-200目占65%左右。在尾矿中可综合回收的有用矿物为闪锌矿,闪锌矿一般呈暗红色,粒径0.1～0.074mm。

3 重选回收锌

该尾矿可综合回收利用的矿物为闪锌矿,铅和铜的品位很低,暂不考虑回收。由于尾矿中锌的含量较低,用浮选工艺药剂消耗大,工艺较复杂,选矿成本高。鉴于以上原因,本次试验拟采用经济可行、工艺简单的重选工艺来回收尾矿中的锌。

在重选试验中,原料经螺旋溜槽粗选大量抛尾后,螺旋溜槽的粗精矿再用摇床进行精选,其流程见图1,试验结果见表2。

从试验结果可看出,采用无污染、选矿费用低的重选工艺,可获得锌含量为11.02%的中间产品。按当前的市场行情建一个年处理尾矿10万t的重选厂,年生产粗锌精矿1930t,年产值231.6万元,减去总成本132.00万元,年利税99.6万元,经济效益和社会效益较为显著。

4 利用尾矿生产建筑材料

陕南旬阳地区地处秦巴山区,用于制作建筑材料的黄土资源极其缺乏。仅一个年产5千万块空心砖的小型砖厂,就需黄土15万t。随着经济的发展,建筑材料的需求量在不断增加。为了缓解制砖所需黄土资源的矛盾,针对土地资源日益减少的局面,我单位于2005年开展了利用尾矿制作建筑材料的试验研究工作。目前已初步完成了尾矿制砖的小试试验,取得阶段性成果。并计划在此基础上,继续完善试验研究,开展尾矿制砖的中试和工业应用试验,尽快实现尾矿资源化。与此同时,我们计划开发研究利用尾矿研制微晶玻璃花岗石的工作,为尾矿开发高附加值产品开辟新的途径。

4.1 尾矿制砖小试工艺

将玻碎好的尾矿和粘土按配比掺配成混合料,干混均匀,拌水陈化后,再进行制砖的试验研究,其工艺流程见图2,混合物料的化学成分分析见表3,混合物料的物理性能见表4。

以上检测指标反映出原料的成型性能较好,干燥敏感系数低,此原料宜采用快速干燥方式。

4.2 样砖成型表面状态及检测结果

样砖成型表面状态:成形含水量16.17%,表面及棱边均光滑,湿坯强度较好。

小试样砖性能测定结果见表5。

经检测,小试样砖完全符合GB/T5010-2003《烧结普通砖》和GB13545-2003《烧结空心砖和空心砌砖》的检测要求,建议进行半工业应用试验,为工程设计和建厂提供可靠的技术参数。

5 展 望

当前我国正处于工业化中期阶段,经济高速发展,需要大量的矿产品及相关的能源与原材料加工制品。由于资源相对不足已成为制约发展的突出矛盾,因此要以科学发展观指导尾矿整体开发利用工作,坚持资源开发与节约并举,把节约放在首位,在保护中开发,在开发中保护,全面建设节约型社会。

在该项目的实施中,应依靠科技进步,提高尾矿资源整体利用科技含量和工艺水平,用先进的科技推动尾矿资源利用向纵深发展。运用市场机制和各种经济手段,促进成熟、先进技术的推广应用,加快科技成果转化。该项目完成实施后,可达到以下目的:

1.通过对选矿厂尾矿资源化新技术的开发研究,可增加矿产资源储量,提高矿产资源的战略保障程度,具有很好的资源化开发利用前景。

2.通过利用国内先进设备及工艺,开展尾矿综合利用研究,回收尾矿中有价金属及非金属矿物,进一步提高矿产资源的利用率。

3.通过发展高效深加工技术,把尾矿作为复合矿物原料加以整体利用,生产出高附加值、高科技含量的建筑材料,使尾矿整体开发利用成为我省矿业的一个新的经济增长点。

4.预计本项目完成后,可使大部分尾矿由废弃物变成可利用资源,尾矿利用率可得到较大的提高。按年处理尾矿10万t计,尾矿中的锌53.85%得到回收,每年可回收212.50金属吨的锌资源。按年生产5000万块砖计,生产成本为1230.32万元,年产值为1750.00万元,年利润为519.68万元,具有较好的经济效益。

我们坚信,随着工业的快速发展和矿产品供需矛盾的日益扩大,尾矿将是21世纪人们争先利用的新资源,矿山企业振兴的坚实物质基础,科技人员大显身手的领域。望有关部门从政策资金等方面给予更多的支持,使尾矿的开发利用真正成为振兴我国矿业的一个新的经济增长点。

摘要：针对陕西省陕南地区矿山企业堆存大量尾矿的现状,在经过对旬阳某尾矿资源进行认真的调查研究后,利用选矿工艺,使尾矿中有价元素锌得到了进一步的回收。并把尾矿作为复合矿物原料,完成了尾矿制砖的试验研究,取得了阶段性的成果。

关键词：尾矿,整体利用,资源化,重选工艺,制砖

参考文献

[1]杨丽芬,李友琥.环保工作者实用手册(第二版)[M].北京:冶金工业出版社,2001.

[2]张锦瑞,王伟文,等.金属矿山尾矿综合利用与资源化[M].北京:冶金工业出版社,2005.

整体试验论文 篇5

目前广泛应用于大跨度、大开间的现浇混凝土空心楼盖是按一定规则放置埋入式内模后, 经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖, 其内模有筒芯、筒体、箱体、块体四种。该楼盖虽然具有自重轻、节省材料、可适用于大跨度与大开间等优点, 但由于内模制作和运输困难、易破损, 施工中内模需抗浮, 楼面板钢筋需现场绑扎, 故整体施工难度大、产业化水平低, 且现浇楼面板较薄, 易产生混凝土温度及收缩裂缝, 影响结构的正常使用。

为解决现浇混凝土空心楼盖存在的问题, 近年来国内一些学者针对空心楼盖的形式做了很多改进, 取得了较好的效果。本文提出的由预制钢筋混凝土空心箱体 (预制空心箱体) 与现浇钢筋混凝土密肋组合而成的新型空心楼盖形式, 不仅具有传统现浇混凝土空心楼盖的优点, 而且省去了制作、运输难以及造价高的内模, 由于楼面板采用预制板, 施工时只需现浇密肋, 施工简便、进度快, 减小了楼面板混凝土收缩量, 解决了现浇楼面板易开裂的问题。

本文首先对预制空心箱体进行设计, 通过试验测定盖板、底板承载力。进行了一个9m×9m角点支承新型空心楼盖的室外足尺模型试验, 得到了其荷载-挠度曲线。提出了预制空心箱体与密肋共同工作的楼盖刚度计算方法及跨中最大挠度计算公式。通过ANSYS9.0模拟计算, 剖析了该新型空心楼盖的挠度, 为深入研究预制空心箱体与密肋共同工作的楼盖结构性能提供了依据。

2、预制空心箱体

2.1 预制空心箱体设计

预制空心箱体尺寸为800×800×350mm, 由盖板 (预制楼面板) 、支撑框和底板 (预制天棚板) 在施工现场拼装而成。盖板厚50mm, 按6@200构造配筋, 底板厚30mm, 按b4@200构造配筋, 支撑框壁厚25mm, 盖板、底板、支撑框均采用C30混凝土预制。空心箱体立面图、剖面图分别如图1、图2所示。

2.2 预制空心箱体承载力

为测得预制空心箱体承载力, 预留4个空心箱体, 用千斤顶将盖板、底板分别进行加载试压, 在千斤顶与盖板、底板之间加一个C30混凝土立方体试块 (150mm×150mm×150mm) 。试验测得盖板、底板破坏时千斤顶压力值如表1所示。由于试验测得的是盖板、底板局部集中荷载, 本文根据文献[5]所给公式将试验中千斤顶压力值等效转换成均布荷载, 结果如表1所示。取自然干燥状态的支撑框侧立放置在平板上, 用100cm2的压板放置在侧壁任意位置, 在压板上加载至800N, 静置10min后卸载, 均无裂纹、破损现象。 (见表1)

注:盖板尺寸为800×800×50, 底板尺寸为800×800×30单位mm

3、室外足尺模型试验

3.1 试验模型设计

试验模型为角点支承单跨楼盖, 平面尺寸为9m×9m, 四角为柱支承。密肋将试验模型划分为8×8方形区格, 方形区格尺寸为800mm×800mm, 与预制空心箱体平面尺寸相同, 楼盖厚350m m, 与空心箱体高度相同。边肋截面尺寸为600mm×350mm, 中间肋截面尺寸为200mm×350mm, 肋与肋之间采用预制空心箱体进行填充, 柱截面尺寸均为500mm×500mm。

楼面按活荷载2K N/m2设计。采用热轧钢筋配筋。边肋跨中下部配820, 端部支座上部配716+218, 中间肋下部配220, 上部配216, 边肋与中间肋箍筋取8@200。混凝土强度设计值为C30, 实际强度为30.5Mpa。20钢筋屈服强度为369Mpa, 极限强度为534Mpa;18钢筋屈服强度为350Mpa, 极限强度为512Mpa;16钢筋屈服强度为355Mpa, 极限强度为523Mpa;12钢筋屈服强度为335Mpa, 极限强度为503Mpa。试验楼盖尺寸、配筋详细情况如图3所示。

3.2 试验装置与测点布置

由于采用足尺模型楼盖进行静水加载试验, 实验室内难以完成, 故整个试验过程在室外完成 (图4) 。为测量楼盖的变形, 在图3的1、2、3点处各安装有一个位移计。密肋内钢筋表面贴有钢筋应变片, 并在试验模型肋顶面和底面贴混凝土应变片, 应变片的布置与位移计的布置基本相同, 主要布置在1/4板格。在试验模型上用砖墙砌筑一个高500mm的水池, 用静水加载, 如图5所示。整个加载过程分为九级进行, 每次加完荷载后, 持荷5~10分钟, 待楼盖变形基本稳定后, 读取各测点挠度、应变值。 (见图4、5)

4、试验结果

拆模时测得试验楼盖测点2、3的挠度值为7.16m m。静水加载分9次进行, 累积水深450m m, 加上试验楼盖自重7.5K N/m2, 实际加载为12K N/m2, 测得跨中2、3点挠度为16.427mm。拆模后部分密肋梁底跨中出现微小裂缝, 但裂缝开展随荷载增加十分缓慢, 可见该新型空心楼盖是带裂缝工作的。静水荷载加载到3.5kN/m2, 中点裂缝约0.1mm, 肋梁交接处裂缝约0.08mm, 边梁跨中出现多条平行裂缝, 宽度约0.04mm;静水荷载加载到4.5kN/m2时, 楼盖中点裂缝约0.12mm。表2和图6列出了各级荷载下测点挠度实测值及其变化情况。由表2和图6可见, 跨中荷载-挠度曲线接近于二次抛物线分布。从静水加载开始, 楼盖刚度降幅增大, 变形曲线略微转折, 但该新型楼盖整体性好, 裂缝发展随荷载增加发展缓慢, 刚度降低缓慢。

5、楼盖挠度计算方法

5.1 楼盖跨中最大挠度计算公式

(见表2、图6)

(mm)

注:表中2、3挠度结果取二者平均值

由于角点支承混凝土双向密肋空心楼盖跨中最大挠度值取决于肋梁截面刚度以及楼盖整体抗弯刚度, 所以要很准确的计算楼盖挠度最大值是十分困难的, 为此国内外学者进行了一系列理论及试验研究。Hashim M.S.Abdul-Wahab等人对集中荷载作用下周边简支钢筋混凝土肋形楼盖进行了试验研究, 提出了一种预测刚度的近似方法;文献[7]对钢筋混凝土井字梁和双向密肋楼盖在弹性阶段的变形给出了计算公式及相应的表格, 查用这些表格和公式, 可以很快计算出其变形值。井字梁和双向密肋楼盖在裂缝出现后, 刚度的降低导致变形增长速度加快, 文献[8-10]各自试验中均已体现。文献[7]根据对国内外工程的调查, 建议在结构进入弹塑性阶段后, 设计变形值按弹性方法计算变形乘以3考虑, 该方法比较简单, 但存在较大的误差。为了较为准确地计算钢筋混凝土双向密肋楼盖的变形, 沈蒲生等[10]进行了四角支承连续双向密肋楼盖的试验研究, 提出了跨中最大挠度与荷载约呈二次抛物线关系。本文通过针对预制空心箱体与密肋共同工作特性的楼盖试验研究, 提出了相应的挠度计算方法。

为了简化起见, 新型空心楼盖的最大挠度采用弹性计算公式计算, 楼盖静水加载开始, 通过引入刚度折减系数, 用实际刚度代替初始刚度。文献[7]已将双向密肋楼盖的最大弹性计算挠度列出表格。本文借用这些表格, 提出角点支承新型空心楼盖跨中最大挠度按下列公式计算:

式中：系数按文献[7]表3~8查用;a为密肋楼盖正方形网格长度, m;q为单位面积上的荷载设计值, KN/m2;B为按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响的刚度, 按《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 的公式 (8.2.2) 计算, 其中:Bs=αfB0;

B 0为截面初始抗弯刚度 (K N.cm2) , B0=EcI, Ec为混凝土弹性模量, I截面惯性矩;αf为考虑荷载短期作用下非线性等因素影响的刚度折减系数, 本文根据试验结果, 取αf=1/ (0.038q+0.92) 。

5.2 楼盖刚度计算方法

文献[11]指出:对于带有填充材料的双向密肋楼盖应考虑填充材料与肋的共同作用。为研究该新型空心楼盖预制空心箱体刚度对楼盖刚度的贡献, 分别取肋梁截面为矩形梁、T形梁、I形梁计算, 计算结果与实测值比较如表3所示。可见, 该新型空心楼盖的挠度可按公式 (1) 计算, 肋梁刚度可按工字形截面计算。

(mm)

6、有限元分析

6.1 建立新型空心楼盖有限元模型

为模拟试验楼盖, 首先假定: (1) 将支撑框记入肋梁宽度内, 采用solid65单元模拟肋梁、边梁, 并考虑其非线性; (2) 采用solid45单元模拟预制空心箱体盖板、底板, 不考虑盖板和底板的开裂, 但为其材料定义失效准则 (failure criteria) , 即当拉应力大于混凝土极限拉应力时材料破坏; (3) 有限元模型以试验楼盖尺寸为基准。有限元模型中solid65单元定义了混凝土材料的W-W破坏准则 (tb, concrete) 和混凝土应力应变曲线, 采用文献[12]的建议, 关掉压碎选项, 张开裂缝的剪切传递系数取为0.5, 并放宽收敛精度至5%。由于试验模型结构和荷载均对称, 为节省机时, 肋梁和边梁内钢筋采用整体式模型建模, 直接定义solid65中实常数, 输入肋梁和边梁中各个方向的配筋率模拟钢筋, 钢筋材料为线性, 取有限元模型1/4跨进行计算, 在跨中截面输入正对称边界条件。

利用有限元分析软件ANSYS9.0, 对以试验楼盖尺寸为基准建立的混凝土双向密肋空心楼盖模型 (图7) 、实心平板无梁楼盖模型 (图8) 、去掉空心箱体底板的密肋楼盖模型 (图9) 以及去掉空心箱体底板与盖板的交叉梁楼盖模型 (图10) 进行了对比分析。

6.2 有限元分析结果

图11、12、13、14给出了各有限元模型挠度计算结果, 通过与混凝土双向密肋空心楼盖试验结果曲线对比 (图15) , 可以看出:混凝土双向密肋空心楼盖模型的荷载-挠度曲线与试验曲线最为接近, 前者跨中点挠度计算结果为17.67mm, 和试验结果16.427mm吻合较好, 其刚度比实心平板无梁楼盖略小;如果忽略底板的作用, 密肋楼盖模型跨中挠度计算值为28.578mm, 超过楼盖跨中挠度实验值74%;如果不考虑盖板和底板, 交叉梁楼盖模型跨中挠度计算值为35.13, 超过楼盖跨中挠度试验值114%。由此可知, 预制空心箱体与现浇密肋能很好的共同工作, 在计算该新型空心楼盖时, 若不考虑预制空心箱体的作用, 将大大低估楼盖的刚度。

7、结论

本文通过一个9m×9m角点支承新型空心楼盖室外足尺模型的试验研究与有限元分析对比, 得到如下结论:

(1) 本文提出的由预制空心箱体与密肋组成的新型空心楼盖整体性能较好。

(2) 通过分析预制空心箱体对楼盖刚度的贡献, 指出肋截面可按工字形截面计算;通过引入刚度折减系数, 提出一种计算新型空心楼盖挠度的方法, 并与试验结果对比验证了该方法的准确性。

注:以上图中挠度值的单位均为mm, 因挠度方向为z轴负方向, 所以挠度值为负值

(3) 通过有限元ANSYS9.0计算, 得到了基于试验楼盖尺寸的混凝土双向密肋空心楼盖模型、实心平板无梁楼盖模型、去掉空心箱体底板的密肋楼盖模型以及去掉空心箱体底板和盖板交叉梁模型的挠度等值线。通过分析得出结论:在进行四角柱支承新型空心楼盖跨中最大挠度计算时, 应考虑预制空心箱体对楼盖刚度的贡献。

(4) 由于计算结果与试验结果吻合良好, 为进一步研究该新型空心楼盖的结构性能提供了依据。

参考文献

[1]沈蒲生, 朱建华.四边简支钢筋混凝土双向密肋楼盖极限荷载与挠度计算方法的理论与试验研究[J].土木工程学报, 2003, 36 (8) :7-11

[2]倪江波, 马克俭, 张华刚.现浇轻质填芯钢筋混凝土板板柱结构试验研究[J].建筑结构学报, 2003, 24 (2) :70-75

[3]吴方伯, 汪幼林, 周绪红, 王显都.混凝土密肋空心楼盖试验研究[J].建筑科学与工程学报, 2006, 23 (1) :59-62

[4]马克俭, 张华刚, 肖建春, 成复秀, 卢亚琴.新型建筑结构体系的开拓与发展[J].贵州工业大学学报:自然科学版, 2008, 37 (4) :13-27

[5]汪幼林.装配式密肋空心楼盖的研究与应用[D].长沙:湖南大学, 2006:12-13

[6]HashimMS, ABDUL-WAHAB, MOHAMMADHK.Rigidity and strength of orthotropic reinforced concrete waffle slabs[J].Journal of Structural Engineering.2000, 126 (2) :219-227.

[7]李培林, 吴学敏.混凝土密肋及井式楼盖设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994

[8]Ajdukiewicz A B, Klisczewicz A T.Experimental analysis of limit states in a six-panel waffle flat-plate structure[J].ACI Journal, 1986, 6 (83) :909-915

[9]欧进萍, 陈敬生, 熊丹安.角点支承双向密肋大楼板全过程分析的混合矩形积层单元法与试验研究[J].建筑结构学报, 1985 (1) :18-30

[10]沈蒲生, 刘哲锋.角点支承钢筋混凝土双向密肋楼盖的挠度计算方法[J].湖南大学学报 (自然科学版) , 2002, 29 (6) :106-111

[11]余安东.升板结构设计原理[M].上海:上海科学技术出版社, 1979