结构与验证（共12篇）
结构与验证 篇1
0引言
随着工业技术的发展,起重机械结构向大型化、复杂化、长周期运行发展,桥架结构设计的好坏直接影响到起重机的经济指标和使用的安全性[1]。为解决桥式起重机金属结构的可靠性问题,必须对其开展充分的验证。本文结合起重机载荷与载荷组合表,列出了桥式起重机的载荷计算公式,并对设计的起重机结构进行了验证。
1理论分析
许用应力法是一种传统的设计方法,因此在对起重机结构进行验证中通常采用许用应力法[2]。
1.1 受力分析
本文以通用桥式起重机主梁结构为例进行受力分析。主梁主要承受垂直载荷、水平载荷和扭转载荷,其受力模型见图1和图2。
图1中,垂直载荷分为固定载荷和移动载荷,固定载荷包括主梁均布载荷Fq、大车运行机构的重量PGi、司机室重量PGS;移动载荷为小车轮压∑P,∑P=P1+P2。图2中,水平载荷有均布载荷FH和移动集中惯性载荷PH。水平载荷作用下的主梁结构按反对称水平刚架力学模型分析计算[3]。
图1中,L为起重机跨度,l1为大车运行机构至梁端的距离,l2为司机室至梁端的距离;P1为小车主动轮产生的轮压,P2为小车从动轮产生的轮压,b1和b2分别为小车的重心至主动轮和从动轮的距离;c1为轮压P1至梁端的距离,b为小车的轮距。图2中,FA、FB、FC均为梁端的铰接点产生的支反力,B为端梁的长度,PS为偏斜运行的侧向力,FW为大车运行机构的牵引力,Fd为端梁的轴力,z为移动集中惯性载荷PH至梁端的距离,K为轨距,C、D均为反弯点,两者的位置是对称的。
1.2 载荷计算
由于起重机及结构不可能同时出现所承受的各项载荷,因此,计算载荷时,应根据起重机的工作特点按对结构最不利的作用情况将可能出现的载荷进行合理的组合。载荷及载荷组合表详见参考文献[1]。由于篇幅所限,表1仅给出了A1工况下(起重机无约束地起吊地面上的物品)垂直方向载荷及水平惯性载荷的计算公式。
表1中,γn为高危险度系数,li为大车运行机构距大车轨道的距离,∑PGj为减速器与大车运行机构的总重量,PGj为减速器的重量,e1为主钩中心至大车轨道中心的距离,∑P为一根主梁上小车轮压之和,∑P=P1+P2,r1为计算系数,Ix为箱型梁截面垂直方向的惯性矩,Iy为箱型梁截面水平方向的惯性矩,A0为箱型梁截面的净面积,∑δ为腹板厚度之和,hd为翼缘板的宽度,δ为腹板厚度,x与y分别为相应的水平与垂直抗弯截面高度,x2和y1为箱型梁截面形心坐标,∑h为翼缘板的总高度,Tn1为跨中内扭矩,σs为材料的屈服强度。
2桥式起重机结构验证技术
主梁是通用桥机的主要承载结构,起重小车的起升动作和运行动作都是在其上的轨道上进行的,它是主要的受力构件。设计中主要从静强度、疲劳强度、稳定性及刚度4个方面对其结构进行验证(见图3)。其中主梁静强度应按最不利载荷组合对危险截面进行强度验算,主梁截面危险点见图4。
3应用实例
以桥式起重机偏轨箱形双梁桥架结构设计为例,原始数据见表2,由原始数据所确定的起重机主梁与端梁的截面参数见表3。根据以上数据结合桥式起重机金属结构载荷与载荷组合表可相应地求出各项载荷,再由许用应力法对起重机的静强度、疲劳强度、稳定性及刚度4个方面进行结构验证。最后将所得出的计算值与许用值相比较,见表4。
4结论
(1)在对起重机进行设计或验证时,结合起重机金属结构的载荷与载荷组合表,可以对起重机所受的载荷进行详细计算。
(2)对桥式起重机进行结构验证,可以有效提高起重机在工作中的安全可靠性,具有很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]徐格宁.机械装备金属结构设计[M].第2版.北京:机械工业出版社,2009.
[2]徐克晋.金属结构[M].第2版.北京:机械工业出版社,1993.
[3]北京起重运输机械研究所.GB/T3811-2008起重机设计规范[S].北京:中国标准出版社,2008:139-143.
[4]徐格宁,李宏娟.基于许用应力和极限状态设计方法的通用桥式起重机结构CAD[J].起重运输机械,2008(10):6-8.
结构与验证 篇2
利用有限元软件Ansys二次开发语言apdl进行二次开发,将多次透射边界(MTF边界)和弹阻边界(V-S边界)添加到软件中,从而实现对土-结构动力相互作用问题中无限域场地的.模拟.以野外大比例(1/2)土-箱基-框架结构试验模型的牵引释放自由振动试验(波源问题)和爆破震动试验(散射问题)数据为基础,通过有限元数值计算结果和试验结果的对比可知,施加了人工边界的土体模型可以较好地模拟波在无限域土体中的传播,有效地减少有限元计算模拟时的计算规模.同时多次透射边界在计算精度以及散射问题中地震波输入的便捷性方面要优于弹阻边界.
作 者：朱志辉 尚守平吴方伯 ZHU Zhihui SHANG Shouping WU Fangbo 作者单位：朱志辉,ZHU Zhihui(中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075)
尚守平,吴方伯,SHANG Shouping,WU Fangbo(湖南大学,土木工程学院,湖南,长沙,410082)
小学生作文构思方法与实例验证 篇3
关键词：作文 构思
一、引言
小学作文教学既是小学语文教学的重点，也同时是难点。学生写作水平能够反映出学生的生活经验、知识基础、思想认识等各个方而能力。因此，学生的写作能力成为评价其语文成绩是否优异的参考标准之一。然而，小学生存在没有写作经验、词汇不丰富、逻辑不强等客观问题。很多学生对写文章从心底深处比较畏惧，面对作文题目，常常不知从何处下笔，写作内容也未能真实反映自己的真实想法。目前，小学语文教学存在的一些问题，如注重词汇、句式，而缺乏全面的布局构思。而在实际的作文教学当中，不论是写作素材的选择、语言文字的运用，还是文章的立意及结构的处理，都会落入俗套。义务教育语文课程标准（2011年版）中指出：“写作教学应抓住取材、立意、构思、起草、加工等环节，指导学生在写作实践中学会写作。”可以看出，如何指导学生从接触题目到下笔之前形成一套思维方法，成为亟待解决的难题。
二、作文构思的方法
（一）立意要新鲜
写作立意新是一篇文章的成功与否的关键。好的文章立意往往集中在某一点，它在文中熠熠闪光。作文的构思指导，我认为应该在“新”上下工夫。对文章的构思，学生必须要知道一点：立意要鲜明，即文中要突出的主题是什么。写作绝不是信口开河，不是想到哪里写到哪里，天马行空。构思的第一步就是要审题，在进行审题训练时，这一训练步骤可以细化为确定体裁，划定范围，明确写作要求，并确定自己要表达一个什么样的中心。在训练之初，教师应要求学生一定要用笔记下自己的思考结果。假以时日，才能过渡到一种自觉的思考。
（二）立意要正确
写作文立意要正确，素材必须是积极向上的，要明白拿什么材料来反映中心。中心一旦确立，下一步，教师就要启发学生打开记忆的闸门，提取与中心相关的一系列材料，即进行选材，把能够想到的所有材料都用笔罗列出来，并且要进一步思考，进行取舍，哪些材料特别能反映中心则留，在留下来的一系列材料中，还要选择最具有典型的；哪些与中心关联并不强烈，则删。有了中心，又确定了材料，紧接着就要确立文章的开关和结尾了。文章的开头方式一般有开门见山式、制造悬念式、优美抒情式等。教师应要求学生进行选择并记录下来。结尾方式可以是启发式（抒发自己的一个感悟）、号召式（从中心生发出的热情的号召）、总结式（总结全文，点明主旨）、自然式（自然结尾，余韵悠长）。教师也应让学生选择并记录下来。最后，教师应让学生将这些资料进行整理，也就是编写提纲，最终力求有新意，写出深度。
（三）立意有亮点
当然，优秀的作文必须要有“亮点”。而要有亮点一个最重要的方法就是增强文章的文化内涵。具体来说，文章中应多有几个“一”，即一句名言（或格言、警句）、一则故事（或寓言、童话）、一个实验（或科技规范）、一组对比、一处修辞（如比喻、排比、拟人、引用、对偶、仿词等）、一段语言艺术品（如对联、诗词、曲文妙句、现代歌词等）。当然，在行文过程中，这些“一”并非只能用一次，只要用得好，每一项都可多次运用或交错运用。其中，“化用”“巧用”是基本的创新。
三、教学实例
从一定意义上讲，立意的新颖和材料的新鲜是密不可分的，我们只有把材料的思想意义、作者的独特感悟和时代精神这三要素有机地结合起来，才能做到立意新颖，独具匠心。例如，面对《我家的苦与乐》这一旧题，一位学生选择了电脑给“我”家带来的苦与乐这一内容进行立意：家里省吃俭用为“我”买了一台电脑，但父母只让“我”用它学习，反对“我”上网，认为上网耽误学习，网上不良的东西也会影响身心健康。“我”感觉很苦恼，经常和父母吵架。一次，“我”不经意地发现父母也在悄悄地学习上网，学习网络知识。在“我”的指导下，下岗的父母在网上找到了工作。自此，“我”家的生活翻开了崭新的一页。作者及时抓住了生活中具有普遍性的问题，写出了人们对新生事物的认识过程，并间接地表明了信息时代给人类生活带来的便利这一主题，可谓是“为时而著”例题点拨。再比如说类似于农夫与蛇的故事，如果立意为蛇忘恩负义似乎落入俗套，不新，而如果从蛇不咬人还知道感恩，似乎违背了生物学规律，是否可以说蛇很真实、不虚伪。
关于立意要正确，这里举个例子：有一个五年级的学生，一天，他发现自己的一颗牙快要掉了，然后就想拔掉，最后，他还是没拔掉。他想写一篇作文，请教我怎么写。于是，我和这位学生进行了一番交流：我问他：“写拔牙这件事，你想说明什么呢？”他说：“想告诉大家自己的牙没拔成，原因是自己怕疼。”我说：“如果你告诉大家这些，大家以后也会怕疼，怕拔牙。”他说：“那我就告诉他们不要怕疼，不要害怕。”我又问他：“你想告诉大家不怕疼、不害怕，那你认为如何能达到你的目的呢？”他说：“要说清楚我拔牙的过程，还要让大家感觉到我不怕疼，应该让大家知道我当时的心理。”我告诉他：“也就是说，在你的文章里，应该多呈现你拔牙的细节以及你当时的心理，是吧？”他说：“是。”我说：“那你就这样用笔讲给大家听听。”于是，他就去写了。这算是指导他完成了构思的过程，也就是完成了依据一个正确的主题，使用材料，来呈现给大家的过程。构思，就是思维梳理的过程，表达渠道的问题。后来，这个学生写了题为《勇敢的拔牙》的文章。写完之后，我批阅了，他得了“优”。事后，我问他：“写作文难不难？”他说：“难。”我说：“难在哪里？”他说：“不知道怎么写。”我说：“拔牙这篇作文难写吗？”他说：“一开始难写，后来经老师一说，写起来就不困难了。”由此，我以为，小学生的作文构思指导，不要复杂化，不要成人化，不要文学化，应该是儿童化。另外，在帮助学生完成构思过程之前，教师必须帮助学生完成取材和立意，也就是写什么，为什么要写。教学生作文，也是教学生做人。
写作时引用名言名句，其目的是能更有力地说明道理，论证观点，抒发感情。有位学生写了篇《节约小议》的议论文，文章以引用名言名句开头，如“勤俭自古为美誉，节约至今是佳称”“创业艰难尚节俭，守成不易戒奢华”等。几句对仗工整的诗句自然引出论点：勤俭节约是我们中华民族的优良传统和美德。结尾又引古训“身披一缕当思织女之劳，日食三餐每念农夫之苦”，从而做出结论，启发读者进一步思考。文中的两处引用为该文增色不少，作文的档次自然会提高。又如，一位考生写的《读懂母亲》，开头直接引用丰子恺文中的妙句：“母亲啊，您是参天耸立的大树，我是树下一朵弱不禁风的小花，心中的雨点来了，除了您，谁是我在无遮拦天空下的绿阴？”名句为全文定下抒情的基调，同时开门见山，给文章镶嵌了一个美丽的“凤头”。又如，江苏省盐城的一位考生写的《做一匹靠自己的黑马》一文，开头引用了郑板桥留给他儿子的名言：“靠天、靠地、靠祖宗，不算是好汉！”名言的引用突出了文章的中心，新颖、简明的开头给读者耳目一新之感。
四、结语
总而言之，在作文教学中，我们不能总是强调写作技巧的传授，更要重视写作构思的训练，因为它对于写作来说实在是不容我们忽视的一个重要部分。所以，对学生进行一定的构思过程及方法的具体的指导，会对学生的写作水平、写作能力的提高有很大帮助的。
参考文献：
[1]刘昌稳.如何指导小学生进行作文构思.小学语文教学：会刊，2012（12）.
[2]彭晓辉.小学生作文“构思”指导浅议.现代交际，2012（1）.
[3]龚琦.浅析作文教学方法.黑河教育：教法百家.
[4]李俊强.怎样引导学生构思作文.陕西教育：教学版，2012（Z1）.
[5]洋海.怎样引用名言警句.作文世界：中学版，2005（10）.
[6]冯艳凤.作文教学之我见.职业教育研究，2005（8）.
结构与验证 篇4
在消声器开发过程中, 往往会遇到这样的难点:如何有效快捷地设计一款较好的产品。采用传统的“设计-试验-改进-再试验-再改进…”的方法, 必然耗费巨大的人力、物力和财力, 特别是设计参数组合较多时更是难以真正实施。通过GT-Power仿真计算, 可以节省大量的开发成本和时间, 且结果可信度完全满足工程需要。
本文简要说明消声器的设计准则和设计标准。按照试验设计 (Do E) 流程, 进行消声器结构研究。并根据分析结论, 选择符合要求的优化方案并进行评价。
1 消声器设计要求和设计标准
1.1 设计要求
消声器设计应满足以下要求[1]。
(1) 消声性能好, 在排气噪声的整个频率范围内, 应有足够的消声量, 同时力求避免产生气流再生噪声。
(2) 阻力损失小, 即消声器消耗发动机的功率要尽可能小。
(3) 能耐高温、耐腐蚀, 机械性能好, 工作可靠, 使用寿命长;此外, 消声器壳体及内部隔板刚度要好, 以防激发强烈振动, 辐射出噪声。
(4) 结构简单, 工艺性好, 成本低, 且外形尺寸应与整车协调。
1.2 设计标准
消声器设计标准依据《汽车排气消声器总成技术条件和试验方法》 (QC/T 631-2009) 确定, 发动机功率损失比、消声器插入损失和排气背压差限值如表1所示。其中, M1是指包括驾驶员座位在内, 座位数不超过九座的载客车辆;M2是指包括驾驶员座位在内, 座位数超过九座的载客车辆, 且最大设计总质量不超过5 000 kg的载客车辆;M3是指包括驾驶员座位在内, 座位数超过九座的载客车辆, 且最大设计总质量超过5 000 kg的载客车辆;N是指有至少四个车轮, 且用于载货的车辆。
功率损失比是指发动机在额定转速下, 安装消声器与不安装消声器用等长排气管代替时的功率差值与不安装消声器用等长排气管代替时的功率的比值, 如公式 (1) 所示。排气背压差限值是指发动机在额定转速下, 安装消声器与不安装消声器用等长排气管代替时, 排气管出口测点的排气背压差值, 如公式 (2) 所示。
其中, γ为功率损失比;Pe1为不安装消声器用等长排气管代替时的功率;Pe2为安装消声器时的功率。
其中, p1 max为不安装消声器时 (用等长排气管代替) , 额定转速下入口处测点的排气背压;p2 max为安装消声器时, 额定转速下入口处测点的排气背压。
注1:排气系统限值, 根据发动机实际情况供需双方也可协商确定。注2:车辆分类M1、M2、M3和N见GB/T 15089。
本文的发动机和排气系统属于M1类车辆, 且额定功率小于100 k W, 因此消声器设计要求因满足功率损失比不高于6%, 排气背压差限值不高于25 k Pa (也可协商) , 额定转速下插入损失不小于24 d B (A) 。
由试验值可知, 额定功率转速 (6 000 r/min) 下该消声器排气背压为9.0 k Pa, 功率损失比为1.6%, 均低于限值。
2 基于Do E的消声器优化设计
2.1 试验设计理论
Do E技术能从影响试验结果的多种因素中, 判断出哪些因素显著, 哪些因素不显著, 并能对优化方案所能达到的目标参数值及其波动范围进行定量的估计。Do E适用于解决多因素、多目标的试验优化设计问题, 特别是当一些因素之间相互矛盾时, 运用Do E技术可以明确因素与目标参数间的规律, 找出兼顾各目标的优化方案。
Do E包括试验方案设计、数学建模和寻优算法等三个方面[1]。
(1) 试验方案设计研究如何以最有效的方式安排试验, 即以最少的抽样反映最多的样本空间信息。试验设计包括析因设计、拉丁方设计、中心复合设计、Plackett-Burman设计、田口试验设计和最优试验设计。
(2) 数学建模是对数据的拟合, 也是对某种客观规律的近似估计, 有助于认识客观现象、描述客观规律并解决实际问题。所建立的数学模型必须能够真实地、系统地、完整地反映客观现象, 并且具有代表性。工程上较为常用的数学模型有:多项式模型、RBF神经网络模型及Kriging插值模型, 均有其各自不同的特点及适用条件。
(3) 寻优算法包括单目标寻优和多目标寻优, 目前常用的是多目标研究。多目标优化遗传算法, 能够基于复杂的搜索空间进行搜索, 旨在利用计算机模拟生物遗传过程解决多目标优化问题。理想的多目标寻优过程是寻找尽可能多的最优解 (Pareto解) , 多目标遗传算法能够得到多组Pareto最优解, 亦能够在进化的同时保持种群的多样性, 使种群尽快收敛到Pareto最优前沿。
2.2 Do E开发流程
依据Do E理论, 建立消声器的Do E开发流程, 如图1所示。由工程和设计经验和设计手册, 在不改变消声器内部结构的前提下, 消声器的进、出口管直径对性能指标有较大影响, 因此本文中, 选择进、出口管直径 (即D1和D2) 进行研究, 消声器结构如图2所示。Do E分析从第三步试验方案设计开始。由工程经验和客户要求, 优化指标为功率、燃油经济性、尾管总噪声和二阶噪声。
2.3 试验方案设计
2.3.1 试验方案设计理论
试验方案设计是研究如何以最有效的方式安排试验, 即以最少的抽样反映最多的样本空间信息[2]。目前比较常用的试验设计方法是超拉丁方设计。拉丁方是用字母或数字排列的具有一定性质的方阵, 每个字母在每行和每列中恰好出现一次, 方阵的行或列数称为拉丁方的阶数。拉丁方设计是析因设计、正交设计等试验设计的起源。
标准拉丁方的第1行和第1列是按照字母顺序排列的, 标准3阶拉丁方, 如图3所示。阶数大于3时, 标准拉丁方并不唯一。拉丁方设计具有的一个重要性质——正交性, 体现在以下2个方面:
(1) 均匀分散性, 拉丁方设计的每列中不同数字出现次数相同。
(2) 整齐可比性, 拉丁方设计的任意两列构成的有序数对出现次数相同。
2.3.2 试验方案设计及计算
选用超拉丁方体进行试验方案设计, 选取D1和D2具备统计意义的最大值点、最小值点、中点、上1/4分位点及下1/4分位点, 需进行5×5=25次GT-Power仿真试验。25次仿真试验方案如表2所示。
mm
2.4 数学建模理论
数学建模是对数据的拟合, 也是对某种客观规律的近似估计, 有助于认识客观现象、描述客观规律并解决实际问题[3]。工程上较为常用的数学模型有:多项式模型、RBF (Radial Basis Function径向基函数) 神经网络模型及Kriging插值模型, 均有其各自不同的特点及适用条件。
RBF神经网络模型主要应用于研究函数预测及逼近问题, 因而本文选择RBF模型构建优化目标数学模型。
RBF神经网络模型按其结构划分为3个层次:输入层、隐层及输出层。输入层的作用是连接网络与外界环境, 隐层的作用是进行输入空间与隐层空间之间的非线性转换, 输出层能够为激活信号提供响应。一个具有n个输入节点, k个隐层节点以及m个输出节点的三层RBF神经网络, 如图4所示。
其中x= (x1, x2, ⋯, xp) Τ为输入矢量;T (x) =[t1 (x) , t2 (x) , ⋯, tk (x) ]Τ为隐层输出矩阵;F (x) =[f1 (x) , f2 (x) , ⋯, fm (x) ]Τ为输出矢量。
隐层激活函数为径向基函数, 其中较为重要的有3类径向基函数。
(1) 多二次 (Multiquadrics) 函数, 如公式 (3) 所示:
(2) 逆多二次 (Inverse Multiquadrics) 函数, 如公式 (4) 所示:
(3) 高斯 (Gauss) 函数, 其中σ为隐层中心宽度, 如公式 (5) 所示:
本文选用多二次 (Multiquadrics) 函数作为RBF神经网络的隐层激活函数, 具备以下优点:光滑度好, 存在任意阶导数;解析度好, 便于理论分析。
2.5 数学建模的评价标准
由回归平方和与残差平方和的定义可知:回归平方和在总离差平方和中所占比重越大, 回归效果越理想。定义回归平方和与总离差平方总的比值为R2 (R-square样本决定系数) , 如公式 (6) 所示:
样本决定系数是数学模型与样本抽样值间拟合优度的评价标准, R-square的值域为[0, 1], R-square值越接近1, 表明拟合优度越好;R-square值接近0, 说明拟合优度不理想, 应修改建立的数学模型。
3 优化方案的确定和综合评价
3.1 优化指标分析
基于Pareto解, 分析优化指标的变化范围, 如图5~9所示。从图5可以看出, 原机的功率与最大值基本一致, 这说明优化消声器结构已经不能提升发动机功率, 原消声器设计重点关注发动机性能。6 000 r/min下, 功率最小值为71.3 k W, 比最大值下降6.6 k W。从图6可看出, 消声器压力损失变化范围较大, 从原值9.0 k Pa/6 000 r/min上升到最大值111.6 k Pa/6 000r/min, 最小值为6.1 k Pa/6 000 r/min。对比图5和6, 6 000 r/min下, 排气压力平均每增加15.5 k Pa, 功率下降1 k W。
从图7可以看出, 原机的燃油消耗率与最小值基本一致, 6 000 r/min下, 最大值比原机高5.2%。从图8可以看出, 对比三种分析结果 (即原机、最大值和最小值) 的尾管总噪声, 原消声器和最大值基本相同, 且在高转速 (4 000 r/min~6 000 r/min) 下三种结果的尾管总噪声相差较小。这说明在高转速下原消声器具有较好的消声性能, 但在低转速 (1 000 r/min~2 000 r/min) 下消声效果还有较大地提升空间, 其中在1 000 r/min下尾管噪声最大可降低20.7%;在中间转速 (2 000 r/min至4 000 r/min) 下消声效果还有一定地提升空间。从总体上看, 转速越高, 噪声下降的幅度较小。从图9可以看出, 相比尾管总噪声, 二阶噪声在整个工况内都有较大的变化区间。
3.2 优化方案
由图5~9的分析, 可得出如下结论。
(1) 在整个工况范围内, 原机具有较好的动力性和经济性;原消声器在噪声方面重点关注的是高转速下的消声性能, 且流动性能较好。
(2) 从整体上分析, 消声器可优化方向应该是降低中、低转速下的尾管总噪声, 但需以增大排气压力为前提, 将直接影响发动机的动力性和经济性。
通过与客户进行沟通, 要求进一步降低尾管噪声, 且在6 000 r/min下, 功率损失不能超过1 k W, 同时消声器的排气背压 (即压力损失) 限制在33 k Pa。根据上述要求, 从方案解集中选择7个优化方案。这7种优化方案下, 各优化指标与原方案的对比结果如图10所示。其中原方案下的各指标如表3所示。
3.3 综合评价
3.3.1 权重分配
对比优化指标的数据后发现, 对比原方案, 在限定的排气压力范围内, 7个优化方案的油耗率的变化都很小, 在评价中可以忽略;噪声方面, 尾管总噪声和二阶噪声视为同等重要。结合客户要求, 1 500~3 000 r/min为发动机的常用工况, 这个范围的消声器性能优化有重要的意义。因此, 1 500~3 000 r/min选择较大的权重, 而在其他转速选择较小的权重。而在转速5 000 r/min~6 000 r/min下, 尾管总噪声变化较小, 不考虑该工况下的噪声。因此, 各优化指标总的权重分配为动力性∶经济性∶总噪声∶二阶噪声=0.4∶0∶0.3∶0.3, 各工况下的权重分配如表4。
3.3.2 评价函数计算
由公式 (1) 计算各方案的综合评价指数TC, 如表5所示。从表5可以看出, 方案1综合评价指数最大, 为4.4%, 说明该方案综合性能最好, 为最优方案。
4 小结
分析消声器的设计准则和设计标准, 基于试验设计 (Do E) 流程, 进行消声器结构优化研究, 得出如下结论。
(1) 在整个工况范围内, 原机具有较好的动力性和经济性;原消声器在噪声方面重点关注的是高转速下的消声性能, 且流动性能较好。
(2) 从整体上分析, 消声器可优化方向应该是降低中、低转速下的尾管总噪声并全工况下的二阶噪声, 但需以增大排气压力为前提, 将直接影响发动机的动力性和经济性。
(3) 根据对优化方案的指标进行分析。结合客户要求, 设置权重, 按照评价函数进行评价。其中, 方案1综合评价指数最大, 为4.4%, 综合性能最好。方案1尾管总噪声和二阶噪声有了较明显下降, 实现了消声器声学性能的较大提升, 达到了优化目的。
摘要：根据消声器的设计要求与设计标准, 基于GT-Power的模拟分析, 对某款消声器的结构优化展开研究。根据设定的消声器优化指标, 在消声器的结构改进方案中, 选定七个优化方案并进行对比分析。结合客户要求, 设置权重, 按照评价函数进行评价, 选择优化方案一作为最终方案。基于DoE (Design of experiments) 流程选择的优化方案一, 尾管总噪声和二阶噪声有了较明显下降, 实现消声器声学性能的较大提升, 达到优化目的。
关键词：消声器,GT-Power,DoE设计流程,噪声优化
参考文献
[1]魏春源.汽车工程手册[M].北京:北京理工大学出版社, 2009.
[2]QC/T631-2009.汽车排气消声器总成技术条件及试验方法[S].
探究性实验与验证性实验的比较 篇5
指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。2．验证性实验
指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。3．二者的比较
【典例示范】
请你根据下列材料设计一个证明唾液淀粉酶是蛋白质的实验。
材料用具：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、鸡蛋蛋清、人的口腔唾液（酶）、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、镊子、脱脂棉。
实验原理：__________________________________________。
方法步骤：第一步：制备蛋清液：取出鸡蛋一个，打破蛋壳（不要破坏蛋黄）。取少许蛋清注入小烧杯中，加入30 mL的清水，用玻璃棒调匀，备用。
第二步：取唾液：用清水将口漱净，口含一块脱脂棉，片刻后用镊子取出脱脂棉，将其中的唾液挤到小烧杯中，备用。
第三步：_____________________________________________；
_________________________________。
预期结果：振荡均匀后，静置一会儿，可看到2支试管中都呈现出紫色。
实验推论：__________________________________________。
思路分析：本题为验证性实验题，应设计对照组，蛋清液为对照组，唾液组为实验组。若实验组和对照组加入双缩脲试剂后都呈现紫色，则证明唾液淀粉酶为蛋白质，否则不是蛋白质。
答案：蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色
取两支试管，记为甲、乙，分别加入等量的蛋清液、唾液，再加入适量的NaOH溶液，最后加入等量的CuSO4溶液
唾液中的唾液淀粉酶的化学本质为蛋白质
【实战演练】
1．（2009·四川非延考区，30Ⅱ）为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究：
作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。
实验过程：
①在3个烧杯中，分别注入100 mL蒸馏水，测定其pH。
②实验者在安静状态（静坐2 min）、中度运动（步行2 min）以及剧烈运动（跳绳2 min）后，立即分别向上述3个烧杯的水中吹入等量气体，测定pH。经多次重复实验，所得平均数据如下表：
请回答：
（1）作出上述假设的依据是_________________________________
（2）该实验的原理是___________________________________
（3）从表中数据可以看出__________越大，__________下降幅度越大，由此可以得出结论：__________________________________，从而可以验证上述假设。
（4）人体代谢产生的CO2，正常情况下来自三大类有机物的分解，这三大类物质是
______________________________。人体糖代谢产生CO2的细胞器是__________。
解析：（1）由于运动需要更多的能量，这些能量来自细胞的呼吸作用，因此运动时呼吸作用加强，产生的CO2增加。（2）为维持内环境的相对稳定，产生的多余CO2将及时排出，故人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。CO2溶于水生成碳酸，碳酸呈酸性，可以通过测定pH来推断出
CO2排出的多少。（3）表中的数据显示，运动强度越大，pH越小，即pH下降幅度越大，从而推断出排出的CO2量越多。（4）人体内的糖类、脂肪、蛋白质都能被氧化分解产生CO2和水，糖类在线粒体中彻底氧化分解产生CO2。
答案：（1）由于人体在运动时耗能增加，呼吸作用加强，产生CO2的量增加，所以呼出CO2的浓度增加
（2）CO2在水中溶解后使水的pH下降，人在不同运动状态下产生的CO2不同，溶于水后也会导致pH不同，通过测定水pH的变化可以推测呼出气体中CO2浓度的变化
（3）运动强度 pH 随着运动强度的增加，呼出的CO2浓度增加
（4）糖类、脂肪和蛋白质 线粒体
2．设计一个实验，证明ATP是生物生命活动的直接能源物质。要求：（1）自选材料、试剂（选择实验材料要注意选实验结果明显的）；（2）设计对照实验；（3）写出实验步骤；（4）预测实验结果。解析：这是一道设计型实验题，难度较大，需要认真分析题目要求，结合自己的生活常识和知识积累方能完成。尤其要注意“实验结果要明显”这一要求。答案：（1）材料和试剂：培养皿，试管，活萤火虫（摘下其尾部发光器备用），ATP制剂，0.1%葡萄糖溶液，生理盐水，蒸馏水。
（2）实验步骤（见下表，也可以分段叙说）
结构与验证 篇6
集成电路是电子工业的粮食，是信息产业的基础。集成电路技术迅速发展创造出巨额效益，大幅度提升了人们的生活品质。据统计，现代城市家庭平均拥有20块集成电路：电冰箱、洗衣机、微波炉、照相机、摄像机、移动电话、家用电脑、家用轿车等等无处不在。集成电路的质量关系到千家万户。
该项目主要针对当前国际集成电路测试与验证领域存在的尚未解决好的问题，结合我国集成电路设计和测试亟待解决的问题，研究集成电路逻辑测试及验证的机理和方法。集成电路设计中遗留的错误或制造中残留的缺陷若未能及时发现，将可能造成巨大的经济损失或者引起人员伤亡等灾难性的后果。
1994年，Intel公司发现其奔腾芯片浮点除法错误，使该公司损失5亿美元，就是因为芯片在投产前未能保证设计的准确性，事后又未能测试出该问题。“每一个集成电路的设计都需要进行严格的验证，每一片集成电路芯片都需要进行严格的测试”也成了Intel员工的口头禅。集成电路测试与验证的研究是十分必要的，有广泛应用前景。
该项目的研究内容涉及：电路建模、功能验证、可测试性设计、测试生成、故障模拟、测试调度、测试功耗等，有9个技术创新点：确定性双码测试集的产生器设计；可变双观测点的时延测试；基于聚类的RTL测试产生；多值逻辑临界路径跟踪故障模拟；低功耗测试对排序；并行测试的最优设计；线性复杂度的测试点插入；时序电路的测试生成；故障模拟的加速。
该项目的部分研究成果已被国内外同行多次引用，促进了集成电路设计、验证与测试的科学研究；部分研究成果已在国产通用CPU芯片龙芯—1设计中得到应用，成功解决了龙芯—1CPU样片设计验证和商业化量产质量检测的技术问题。社会效益显著、有潜在的巨大经济效益。
三峡大坝混凝土
耐久性及破坏机理研究
大坝常态混凝土是具有特殊组成和使用环境的混凝土，它水泥用量少、设计强度低、使用年限长，对耐久性要求高。大多数混凝土坝在建成若干年后就出现了程度不同的开裂、表面剥落等各种不同类型的破坏和老化现象，国家不得不花费大量的资金对混凝土坝体进行修补。为此，国内外在该领域进行了长期研究，得到一些成熟的技术措施，但对大坝混凝土耐久性尚难以很好地评价和控制，特别是缺乏从亚微观结构角度的研究，不利于很好地判断与提高大坝混凝土耐久性。
该项成果围绕均匀性、密实性和体积稳定性，结合原有的研究成果和其它单位同时进行研究，从微观、亚微观层次的分析入手，结合宏观性能分析与测试，将三峡大坝常态混凝土的亚微观结构与宏观性能相联系，阐明原材料性质和配合比设计对大坝常态混凝土亚微观结构的影响以及在宏观性能上的表现规律，由此得出三峡大坝常态混凝土可能的破坏机理和提高与保证其耐久性的一些组成和制备等的必要条件，提出为确保三峡大坝常态混凝土耐久性所需采取的技术措施并阐明其机理，为延长三峡大坝混凝土的安全使用寿命提供理论依据和建议。
该项成果在以下方面取得突破：在国内外水工混凝土研究中首次提出相同胶凝材料用量时，单位体积混凝土内的Ca(OH)2数量随粉煤灰掺量提高呈等比数列降低。在国内外通过水化产物、孔、界面、气泡结构等亚微观分析提出：从耐久性角度出发，大坝混凝土耐久性应该用90天的性能作为依据。在国内外首次提出在大坝混凝土中缓凝高效减水剂的作用机理，解释了可能由于中热水泥中SO3含量变化导致混凝土过度缓凝的原因，提出避免这一不正常凝结现象的措施。
高性能电加热曲面电磁屏蔽玻璃
用于野战部队武器装备上的计算机、仪器仪表视屏是造成电磁波泄漏的主要部位，并且在寒冷潮湿的环境中还会发生视屏结霜、结雾和液晶显示屏停止工作的情况。为了解决这些问题，该课题研制了高性能电加热曲面电磁屏蔽玻璃。
高性能电加热电磁屏蔽玻璃的研制，是将一块涂有屏蔽膜的玻璃和一块涂覆了电加热膜的玻璃及电加热温控系统用适宜的有机胶片在高温高压下层合，形成一块完整的，兼屏蔽和电加热功能于一体且透光性良好的电加热屏蔽玻璃。屏蔽性能是通过在玻璃上镀制一层一定阻值的导电薄膜来达到的，阻值越小，屏蔽性能越好，就能越有效地防止设备内部的电磁波泄露出去，以及外部的其他设备的电磁波干扰该设备，但透光率就会降低，所以要严格控制屏蔽膜层的阻值。加热功能也是靠在玻璃上镀制电加热膜来实现的，一方面要根据加热功率确定加热膜的阻值，另一方面要严格控制膜层的均匀性，从而保证加热的均匀性。
高性能电加热曲面电磁屏蔽玻璃的研制满足了军队在野战环境下工作时，对电子设备配套材料的需求，填补了国内空白。高性能电加热曲面电磁屏蔽玻璃不仅可以使用在军用装备中，而且还可以用于商业、信息、电子等多方面，有着广泛的应用前景。
超早强自流平水泥基灌浆料的研制与应用
目前，我国众多的隧道、铁路基床、高速公路等由于环境介质的侵蚀、地质构造和施工质量差等原因，经多年使用后，普遍出现病害现象。特别是铁路基床的病害会造成路基松动、下沉，严重影响行车安全。
整治病害的方法很多，灌浆是常用的一种方法，常用的灌浆材料有普通水泥、双快水泥、改性灌浆水泥、水玻璃水泥、丙凝、聚氨酯、环氧树脂等，根据工程病害的特点、病害的程度、功能的要求以及施工环境条件等选择相应的灌浆材料。另外，选择病害整治方法和材料时，还要考虑经济和环境保护等因素。以京广线大瑶山隧道为例，其病害的特点是强涌水、基床连同中心水沟墙脚一起“吊空”，并存在断裂现象，线路下沉，严重威胁行车安全。众所周知，京广线的铁路运输相当繁忙，大瑶山隧道是京广线的交通咽喉，高峰时每日对开列车90对以上，平均不到10分钟有一辆列车经过，无法承受传统的封锁断道、破底重整法进行病害整治所带来的巨额损失，只能在两辆列车的间隙采用灌浆法进行病害整治。基于上述条件，所选择灌浆材料必须既是抢修材料，又要具有结构材料和堵漏材料双重功能，同时要满足施工的可操作性。
结构与验证 篇7
本超高层建筑项目位于上海小陆家嘴地区, 地块占地面积23115平方米, 项目包含三幢独立商业和办公楼。三幢塔楼与一栋小楼共用一个延伸至大部分地块的地下室。建筑±0.000相当于绝对标高 (吴淞高程) 5.200。
塔楼一基底面积为34.5米x 45.0米, 地上27层。屋顶主结构高度126.80米, 女儿墙顶部高度为135.0米。塔楼二、三基底面积均为27.0米x 45.0米, 分别为地上13层和4层。塔楼二屋顶主结构高度为63.45米, 女儿墙顶部高度72.0米。塔楼三屋顶主结构高度为22.95米, 女儿墙顶部高度为31.5米。地下室为两层。
本文将详细阐述塔楼一的结构设计分析与验证。
塔楼一地下2层, 地上27层, 大屋面标高为126.000, 大屋面顶上有一个8.500高的钢构架, 地下二层标高-10.500。三栋塔楼及一栋小楼的地下部分连为一体, 地下一、二层用作设备用房、地下停车库及自行车库, 地上为办公区域。
塔楼一16层 (标高+71.850) 及16层以下为型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系, 框架抗震等级为二级, 钢筋混凝土核心筒体抗震等级为一级;16层以上为钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系, 钢框架抗震等级为三级, 筒体抗震等级为一级。抗震墙底部加强部位为三层楼板 (标高13.450) 以下。
工程建筑结构的安全等级为二级, 地基基础的设计等级为甲级, 设计使用年限为50年, 抗震设防烈度7度, 设计地震分组第一组, 设计基本地震加速度0.10g, 建筑场地类别IV类, 场地特征周期0.9s, 地面粗糙度类别为C类, 100年重现期基本风压0.61KN/m2。设计依据规范主要2010系列规范。
2. 地基基础设计简述
塔楼一基础采用钢筋混凝土灌注桩, 主楼范围内为承压桩, 桩径850mm, 共147根桩, 单桩抗压承载力设计值 (桩底后注浆) 为6300KN, 桩采用C35水下混凝土, 桩长52米, 桩端进入持力层 (9) 1土层6110mm。地下室抗拔桩桩径600mm, 桩端置于 (7) 3层中, 桩长34米, 单桩抗拔承载力设计值1300KN, 抗压承载力设计值2100KN, 共644根。塔楼一的基础底板厚2300mm, 纯地下室范围底板厚1000mm。沉降分析采用JCCAD进行计算。根据最大计算沉降值塔楼一为90mm, 纯地下室范围30mm, 均满足规范的要求。
工程地下室单层面积大, 南北向长约184米, 东西向长约120米, 且底板布置承压桩和抗拔桩, 约束底板自由收缩, 容易产生裂缝。工程采用多项措施解决不均匀沉降及结构超长收缩的问题。对于不均匀沉降问题, 先计算沉降差, 然后沿主楼周围增设沉降后浇带, 待主楼封顶后封闭, 消除自重引起的沉降差而产生的附加应力, 提高配筋率, 抵抗后期荷载引起的附加应力。底板配筋上部双向三级钢直径Φ32@150, 下部双向三级钢直径Φ32@150 (四排) , 板厚中间位置加设一层双向三级钢直径Φ20@150。对于地下室超长问题, 主要采取了设置多条收缩后浇带, 加大通长钢筋配筋率, 加强养护措施等。
3. 结构不规则情况分析
3.1 结构高度分析
塔楼一为框架-钢筋混凝土筒体的混合结构, 从室外地面到屋面顶的高度不超过160米, 依据《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010) 11.1.2条规定, 高度不超限。
3.2 结构不规则情况分析:
本工程地下室顶板因有下沉广场, 景观绿化要求, 塔楼内一层标高为-0.150, 塔楼外结构标高为-0.800, -1.300, -1.800, 顶板局部有开大洞, 错层的情况。塔楼一内筒偏置布置, 偏心率大于0.15, 见塔楼一标准层结构平面图 (图2) 。
3.3 小结
综上所述, 本工程塔楼一在第一类不规则问题中, 有两项超限, 属于复杂不规则超高层建筑。
4. 主体结构选型及布置
T1塔楼采用框架-钢筋混凝土核心筒体系, 总高度126.8m<130m, A级高度, 高宽比H/B=4.23<6, 核心筒高宽比H/b=6.67。主楼范围内标准层结构平面图见图2。外框架钢柱尺寸900～625mm的方柱, 钢梁为高900mm, 具体构件截面见表3。核心筒内结构平面图见图3。核心筒内剪力墙厚为750～400, 具体构件截面见表4。混凝土强度等级, 剪力墙和柱为C60～C50, 梁板为C40, 外墙和基础底板为C35;钢结构材质采用Q345 (钢柱和主梁) , Q235 (次梁和楼梯梁) 。标准层核心筒内楼板厚150mm, 为现浇混凝土楼板;核心筒外楼板厚120mm, 为闭合性压型组合楼板。二层、避难层和大屋面层楼板核心筒内外均为150mm。外框架钢梁与钢柱或型钢混凝土刚接链接, 与核心筒剪力墙铰接链接;次梁钢梁均铰接链接。地下室顶板采用现浇钢筋混凝土梁板结构, 板厚为200mm, 进行双层双向配筋, 且每层每个方向的配筋率不少于0.25%, 首层梁截面高度为600～2400mm;地下一层为带柱帽无梁楼盖, 典型板厚300mm。塔楼一核心筒外结构布置, 为配合位于核心筒外的管道安装的方便, 型钢承重主梁的尾端在核心筒支承处被切口。塔楼一的女儿墙高于屋顶层楼板8.5米, 环绕塔楼的外围。女儿墙设计包含了3层门式框架结构, 与建筑幕墙的肋边对齐。门式框架结底部的反应力在屋顶层承重构件设计中已被考虑。
5. 结构分析与验证
5.1 工程嵌固端的确定
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.1.14, 本工程地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。
地下室一层与首层抗侧刚度比如下表所示:
地下室顶板板厚200mm, 进行双层双向加强配筋。塔楼一一侧紧临汽车坡道, 塔楼二和塔楼三之间设有下沉广场, 对于首层中间位置开洞, 加大洞口周边梁柱截面及配筋, 并加大与洞口较近塔楼之间的楼板配筋。首层塔楼与地下室顶板面的高差>0.6m但<1.2m处, 加大周边梁截面及配筋;首层塔楼与地下室顶板面的高差>1.2m处, 采用以下结构处理措施:
a.高差处平面外受力的剪力墙厚度≥250mm, 并设置与之垂直的墙肢或扶壁柱, 抗震等级提高一级, 配筋率提高0.5%以上, 水平和竖向分布钢筋的配筋率不小于0.5%。
b.施工图设计阶段首层按弹性板假定进行墙、柱配筋设计, 并加强高差处楼板及边缘梁的截面尺寸及配筋。
c.施工图设计阶段在高差处的墙、梁进行加腋处理, 保证水平剪力的有效传递。
d.在塔楼一北侧车道位置增设混凝土墙体, 以改善地下室刚心与质心的偏差, 并保证各楼上部结构的全面嵌固。
e.对地下室顶板进行平面应力细化分析, 计算结果满足在多遇地震作用下, 板的主拉应力不大于砼抗拉强度标准值;板内配置三级钢直径16@100双层双向钢筋, 满足3倍主拉力, 钢筋在中震时不屈服。施工图时对洞口周围梁板进行加强。
综上所述, 地下室顶板可以作为上部结构嵌固部位。
5.2 内筒偏置问题
内筒偏置的框架-筒体结构, 其质心和刚心的偏心距较大, 本工程内筒Y向偏心率达到30%, 导致结构在地震作用下的扭转反应增大, 应特别关注结构的扭转特性, 控制结构的扭转反应, 对该类结构的位移比和周期比均按B级高度高层建筑从严控制。
《高层建筑混凝土结构技术规程》9.2.5, 对内筒偏置的框架-筒体结构, 应控制结构在考虑偶然偏心影响的规定水平力作用下, 最大楼层水平位移和层间位移不应大于该楼层平均值的1.4倍, 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85, 且T1的扭转成分不宜大于30%。本工程均能满足, 具体计算结果见小震作用下T1塔楼主要计算结果 (表7) 。同时补充塔楼一在最大地震方向角下考虑偶然偏心的计算, 塔楼一位移比为X方向1.17, Y方向1.20, 均满足规范要求。
5.3 计算软件结果分析
(1) 小震作用下, 对T1塔楼采用两种不同的力学模型的软件进行计算分析, 结果见表5。
两种软件的整体计算指标接近, 无明显差异。
(2) 根据规范要求, 采用SATWE进行了多遇地震下弹性时程分析, 根据工程的建设场地类别和设计地震分组选用了SATWE自带的三条地震波, 分别为特征周期0.90s下, 实际地震记录天然波TH3TG, TH4TG和人工波RH1TG, 输入的加速度峰值按照《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) 取为35cm/s2, 计算结果见表6和表7。表6和表7的弹性时程分析结果表明, 每条时程曲线计算所得结构底部剪力均不小于CQC法结果的65%, 多条时程曲线计算所得结果底部剪力的平均值均不小于CQC法结果的80%, 满足规范GB50011-2010第5.1.2条中规定。
(3) 按照抗震性能目标的要求, 结构需要在大震作用下满足“大震不倒”, 亦为抗震规范要求的“第二阶段”的设计。为分析大震作用下的抗震性能, 采用倒三角形荷载分布模式, 利用SATWE的PUSH&EPDA模块对结构进行了罕遇地震作用下的静力推覆分析。罕遇地震下的特征周期应采用1.1秒, 地震影响系数最大值可采用0.45。根据结构的X, Y向能力曲线、需求曲线及抗倒塌验算图, X向需求层间位移角为1/181, Y向需求层间位移角为1/170。分析结果表明, 本工程罕遇地震作用下的结构变形性能能满足规范最大弹塑性层间位移角1/100的要求。
推覆过程中, 加载至性能点前, 塑性铰首先出现在核心筒底部加强区的连梁和墙肢上, 然后沿竖向陆续出现, 但剪力墙上均未出现剪力铰, 表明剪力墙具有较大的抗剪承载力, 在罕遇地震作用下不会发生剪切破坏, 根据分析结果, 对底部加强区的较薄弱剪力墙墙肢构造加强, 以满足大震不倒的抗震性能要求。
5.4 计算结果分析结论
本工程通过用SATWE及PMSAP两种程序计算, 结果表明:结构动力特性基本吻合, 相差不大。地震作用下的剪重比、层间位移角及位移比值均满足规范要求。SATWE及PMSAP两种程序计算得到的第1阶模态均为平动, 扭转模态为第3阶, 扭转周期与第1阶平动周期比满足规范要求。地震作用下的结构层间剪力沿竖向无明显突变, 满足规范要求。时程分析计算结果与反应谱法计算结果基本吻合, 其结果满足规范有关规定。
5.5 外框架承担剪力研究
按照《高层建筑钢-混凝土结构设计规程》DG TJ08-015-2004 (上海市工程建筑规范) 第6.3.2, 混合结构在水平地震作用下框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数, 达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分地震剪力最大值1.5倍二者的较小值。由于本结构核心筒抗侧刚度远远大于外框架抗侧刚度, 计算得到的外框架分担的地震剪力较小, 框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%。此时各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1, 抗震构造措施按抗震等级提高一级后采用。重新调整结构布置, 增大外框架的钢梁截面和钢柱截面, 加大外框架的刚度, 使得外框架部分分配到的地震剪力标准值大于结构底部总剪力标准的10%以上, 同时按规范要求调整外框架剪力, 部分框架剪力放大系数达2.2～2.6, 确保结构抗震的“两道防线”。
6. 结论
对于超高层框架-核心筒结构设计, 尤其是结构的高宽比比较大时, 外框架承担剪力目标, 是较为关键的因素。小震作用下, 应采用时程分析的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值进行施工图设计。应注意校核剪力墙、混凝土柱的轴压比及钢柱的应力比, 适当增加外围钢柱的截面尺寸, 以减小钢柱的竖向变形及外围柱和核心筒的竖向变形差。对于内筒偏置的框架-筒体结构, 结构布置应考虑到如何合理布置结构的抗扭刚度, 满足规范对周期比和位移比的要求。地下室顶板有大开洞及错层的情况, 在结构布置的时候, 使地下室一层与首层抗侧刚度比满足规范要求的同时, 采取相应的构造措施, 同样能够使其作为上部结构的嵌固部位。多种不同专业软件应用于结构体系的分析、比对与验证, 对提高结构设计的科学性, 合理性具体重要价值。同时, 采用二个阶段抗震设计方法来实现三个水准的抗震设防要求, 使得建筑结构的安全合理性和经济性能够得到很好的控制和度量。
摘要：超高层建筑塔楼一高度为126.80米的, 属于复杂不规则超高层建筑。结构设计采用框架与混凝土核心筒体系, 并对不规则情况分析计算, 采取相应的结构处理措施, 满足规范要求。为确定此结构设计的安全与可靠性, 在多遇地震下, 采用振型分解反应谱法, 用SATWE的弹性时程分析法作为补充计算, 并通过分别运用SATWE和PMSAP两种软件对结构进行分析和结果比对, 不同软件求得的结构各主要参数的一致性和小误差值, 确定了结构体系的正确和合理性。并进一步采用SATWE的PUSH&EPDA模块对结构进行了罕遇地震作用下的静力推覆分析, 来对结构体系进一步进行验证。即采用二个阶段抗震设计方法来实现三个水准的抗震设防要求。
关键词：超高层建筑,结构设计与验证,弹性动力时程分析,PUSH&,EPDA,外框架地震剪力
参考文献
【1】《建筑结构设计荷载规范》GB50009-2012.北京:中国建筑工业出版社.
【2】《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京:中国建筑工业出版社.
【3】《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010.北京:中国建筑工业出版社.
【4】《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.北京:中国建筑工业出版社.
【5】《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS230:2008.北京:中国计划出版社
结构与验证 篇8
微处理器的研究是计算机科学与技术的核心研究内容之一,其更新换代更是计算机行业迅速发展的强劲动力。而微处理器的演变一方面依赖于生产工艺上的进步,另一方面则取决于其微体系结构上的设计。从科学计算、工业应用再到民用数码产品,应用领域的拓宽和专用计算机发展的迫切需求正期待着新型体系结构的诞生。而一个新的微体系结构的出现是否符合其应用领域更高层次的需求则需要一个评价环境或平台。在计算机微体系结构的研究领域,对于不同微体系结构的处理器的性能验证,更多地是通过理论分析来进行和完成的,再通过对数学模型的建立和分析,得出最终结论。此外,软件仿真也是常用的方法。这两种方式在一定程度上虽然能够对系统性能进行客观、科学评价,但仍存在其局限性,例如,数学模型的分析效果与模型建立的精确程度密切相关;而软件仿真则更是只能对微处理器的部分性能指标进行模拟,而不可能仿真实现所有环节。经过研究分析可知,一个通用的硬件验证平台则可以弥补模型仿真的不足,实现更为贴近实际的效果评价。这种平台对微体系结构的研究和微处理器的开发都大有助益。具体来说,可以帮助研究开发者缩短设计周期,在第一时间快速验证设计的正确性;同时,不同微体系结构的处理器也可以在这个平台上进行性能的比较。
国外现有的验证平台可分为软件模拟平台和硬件验证平台。
其中,软件模拟平台是通过软件模拟系统来对CPU设计进行正确性验证。常见的软件模拟工具有:Simics、Synopsys公司的VCS、Cadence公司的NC Verilog和Verilog XL、Mentor Graphics公司的ModelSim等[1]。前述工具中,Simics仿真平台是一种商用仿真系统,在追求性能的同时,也保证了仿真的精度[2]。
另外,硬件验证平台则是对原型实物在电路板上进行实际验证。
其中,BEE系统由美国Berkeley大学开发,是一种基于多FPGA的可重构硬件平台,属于较高端的仿真计算系统[3]。
RAPIDO项目由菲利普研究院主持,包含两个部分:原型系统和PC机。原型系统为含有FPGA和ARM核的处理器以及存储器的嵌入式系统,并通过PCI-to-PCI桥与PC机相连[4]。
如果一个待测试的系统已经形成了完整的机器,使用真实的应用来进行测试则是很好的方法[5],事实上,常常使用的是基准测试程序,例如SPEC CPU基准程序集。该程序集由整数程序和浮点程序组成,其性能评价的标准是程序的运行时间[6]。
国内的硬件验证平台主要分为两大类。
一类是专门面向特定款微处理器的,例如,国防科大的多核流体系结构原型验证平台,该平台基于多FPGA实现,设计了片间流优化机制,可支持多核流体系结构的互联映射[7]。又如,中国科学院计算技术研究所开发的针对高性能处理器龙芯2F的硬件验证平台,既能验证其逻辑功能,又能测试其性能指标[8]。
而另一类平台则以面向基础教学为主。例如,清华科教仪器厂出品的TEC-XP与TEC-CA,这两种系统有自己的指令系统和监控程序,能够与PC机相连,可进行联机操作和执行比较完整的程序,用户可自行设计带有流水及Cache的处理器,而该系统可对其跟踪运行[9]。另有一种FD-MCES计算机体系结构实验仪,采用FPGA为主芯片,配有实验控制电路、键盘、打印机、开关、LED等,可完成RISC计算机系统结构相关实验[10]。还有一部分教学实验平台只能对确定的处理器进行验证,指令系统不可修改[11]。
本文设计了一种基于FPGA的微体系结构验证平台,该平台由FPGA硬件验证板和上位机软件分析系统组成。其实现的功能为:可以将设计完成的微处理器下载到FPGA芯片当中,由硬件验证板构成该微处理器能够正常工作的最小系统,同时,板上拥有可简单显示处理器性能指标的光电资源;硬件验证板也可以和上位机进行通信,将该处理器工作时的性能参数传输给上位机,由运行在上位机的软件系统进行分析,从而,为微体系结构的分析研究提供依据。由于条件所限,该平台的硬件部分没有实际制作,本文通过使用现有的开发板,搭建了一个原型系统,验证了该平台的功能。
1 硬件验证板的设计
1.1 硬件平台的基本功能
硬件验证板是整个系统的基础,为微处理器的工作提供了底层平台,其逻辑框图如图1所示。该硬件平台具有的功能主要有:下载调试、基本输入/输出、串行通信、功能扩展。
1.2 硬件平台的结构
硬件验证平台的设计以FPGA为核心,外围电路有:电源模块、JTAG下载调试模块、显示输出模块、基本输入模块、串行通信模块以及功能扩展接口。其平面结构如图2所示。
在整个硬件平台系统中,串行通信模块、输入模块中的去抖动单元、显示输出模块中的程序运行周期数统计单元等是在FPGA芯片上实现的,而其他部分则要通过分立元件在电路板上实现。
1.3 硬件平台的工作流程
当微处理器下载到FPGA芯片中,输入输出模块为其基本功能的验证提供了切实有效的保障,可以运行一段代码以测试处理器对IO的读写控制。输入模块中提供的微动开关可以取代时钟电路而为CPU的运行提供手动脉冲时钟信号,以实现指令的单拍运行;同时,显示输出模块的数码管会实时显示处理器内部各相关流水段寄存器的最新状态,还可以统计一段代码运行的周期数,以比较不同体系结构对于程序执行效率的影响。串行通信模块则采集了与系统性能指标相关的更多参数,并实时传送给系统计算机,供软件系统使用。功能扩展模块则为进一步的应用预留了发展空间,预留的接口可以安排SD卡读写接口、以太网接口、VGA视频接口等等,以利于对加载了操作系统后更为复杂的系统性能进行全面测试。
2 软件评测系统的设计
2.1 软件系统的基本功能
软件系统的功能是通过JTAG接口进行FPGA下载,并读取由串行接口发送的性能指标相关数据,而且还要对其进行分析。本系统对待测处理器跟踪监测的功能除了在硬件平台上进行呈现之外,还可通过PC机软件界面显示更多的信息。在这一过程中,PC机和硬件平台通过串行接口进行实时通信,硬件平台将微处理器的各种状态参数随时发送给PC机,而在软件界面上,这些信息则将以文字和图形化的方式加以清晰显示。图3为软件平台的逻辑结构。
2.2 软件系统实现的CPU性能评价
除基本功能外,软件平台还将对性能参数进行处理,以得到量化的处理器基本性能指标,如计算每一条指令的平均时钟周期数CPI:
CPI=CPU时钟周期数/IC (1)
其中,IC为指令的条数。
计算CPI所需的参数将由FPGA传送给CPU。
同时,还可计算MIPS(每秒百万条指令数):
一定程度上,MIPS可反映系统的性能。
另外,软件平台还将统计得到Cache命中率与Cache容量的关系、与块大小的关系、与组数的关系,并以图形的方式加以绘制和实现。
该软件还可实现对流水线的跟踪分析。随着系统的单步运行,软件界面上将动态、同步显示流水线的时空图,而且还将计算出流水线的实际吞吐率,计算公式为:
其中,n为任务数,k为流水的段数,Δt为时钟周期。
此外,还可以计算流水线的加速比、流水线的效率等性能参数。
3 OpenRISC处理器的功能验证
为了对系统自身功能进行验证,还需要一款能充分利用本系统功能的微处理器。本文采用32位的开源软核处理器OpenRISC,对该处理器的指令系统、寻址方式、数据表示、寄存器结构以及5级流水线结构、具有Cache的存储系统在开发验证平台上进行跟踪测试。
OpenRISC是开放源代码的精简指令集计算机处理器,采用Verilog HDL实现了寄存器传输级描述。其性能介于ARM7和ARM9之间[12]。在对该处理器微体系结构的验证过程中,需要深入研究OpenRISC的结构、流水线及相关性设计方法,也要进一步研究Cache结构和设计方法。
3.1 OpenRISC处理器在FPGA开发板上的移植
本课题对OpenRISC开源软核处理器的源码基于现有FPGA开发平台进行了移植。该开发板采用Altera公司的型号为EP4CE17C8N的FPGA,外设配备了数码管、微动开关、LED发光二极管、RS232接口,JTAG接口等,可以基本满足移植测试需要。移植的具体工作包括:构建了适合OpenRISC开源软核处理器指令运行的RAM模块,构建了系统时钟及系统复位模块,使用Verilog硬件描述语言编写顶层模块,将CPU、总线、GPIO、串行通信接口等主要功能模块进行了组合并且针对现有的FPGA开发平台进行了配置与改造,如图4所示。
OpenRISC开源软核处理器的移植结果可以通过一个简单的C语言程序实例在OpenRISC处理器上运行来验证。该C语言程序的实现功能为,控制开发板上的LED,与上位机进行串行通信,同时发送一组数据。经验证,该示例程序可有效控制开发板上的资源并正确实现了与系统计算机之间的串行接口的通信,从而证实了OpenRISC在本开发板上的成功移植。
3.2 基于Ubuntu系统的OpenRISC汇编指令程序的交叉编译环境的搭建与应用
作为一种嵌入式处理器,在开源软核处理器OpenRISC上运行的程序需要在PC机环境下进行交叉编译。该部分工作主要是在Ubuntu系统下进行了交叉编译环境的搭建,同时,编写Makefile设定编译、连接、转换等流程,最后,还要将编译得到的机器码转换成可以在OpenRISC的RAM中运行的mif文件。同时,对开源软核处理器OpenRISC的指令集进行了研究,编写了可以在开发板上运行的OR1200汇编语言指令程序,实现了OpenRISC处理器通过GPIO对开发板上资源的读写控制操作,为下一步处理器的性能评测奠定了良好基础。
3.3 在FPGA开发板平台上对开源软核处理器OpenRISC的汇编指令实现跟踪
使用Verilog硬件描述语言对汇编指令单步跟踪模块进行了设计,实现了通过微动开关控制OpenRISC汇编指令的单步运行。同时,通过对指令计数模块的编写,可以实现对程序运行周期数的统计,从而为验证微处理的指令流水的执行效率提供了基础准备。目前,对汇编语言指令运行周期数的统计是通过数码管模块实现并显示的。在进一步的工作中,这一显示也可通过串口通信传送到系统计算机,最终在系统计算机界面上显示出该数据。此处运行的是用于单步跟踪的汇编程序,其具体功能是将一个数据通过开发板上的LED进行输出显现。
3.4 编写串行通信程序,实现OpenRISC与系统计算机的通信
本串行接口通信程序的基本功能是实现了待测试微处理器与上位机之间的通信。借助这一通道,硬件平台上待测试微处理器内部各寄存器中每一时刻所存储的内容都可以实时地传送至上位机,便于上位机对这些数据实行进一步的分析。同时,传送的数据也可以是存储器内某一存储单元或某一存储区域的数据;也还可以传送Cache中存储的数据等
等。总之,通信程序为系统计算机软件能够准确分析该待测试微处理器的性能提供了有力的数据支持与通道保证。
4 结束语
本文所介绍的系统能够很好地完成对微体系结构进行研究验证的设定目标,硬件平台和软件系统的设计也能够满足对微体系结构进行基本验证的要求,同时预留了功能扩展的空间,使得系统具有进化升级的可能。在现有FPGA开发板上构建了一个原型系统,并针对开源软核处理器OpenRISC进行了测试,实现了对指令的跟踪以及待测试处理器与系统计算机之间的通信,真实验证了本平台的基本功能,因而表明该系统具有一定的实用价值。
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结构与验证 篇9
民用飞机金属结构损伤容限适航评定的符合性方法以分析为主, 但必须通过充分的试验来验证分析方法, 包括裂纹扩展方法和剩余强度分析方法。AC25.571-1D中提供了一些主要结构件 (PSE) 的实例, 新设计的飞机可选取典型的PSE元件进行损伤容限验证试验, 例如机翼壁板、机身壁板、主要连接接头等试验项目。由于试验目的是验证损伤容限分析方法, 为分析和计算提供数据支持, 并非完全验证实际结构, 因此可采取全尺寸试件, 也可以采取模拟试件进行试验。采用模拟件试验时, 必须充分考虑设计构型、考核部位选取、结构细节特征、典型开裂模式、载荷/载荷谱和试验内容等来设计试验件和试验方案。本文以支线客机机翼壁板损伤容限试验为例来说明。
试验方案
试验件
首先确定机翼壁板试验的考核部位。机翼翼盒的上、下壁板承受飞行载荷时, 上壁板以受压为主, 压-压载荷对损伤容限无影响;下壁板以受拉为主, 为疲劳关键部位, 选取机翼下壁板为验证对象。蒙皮和长桁加筋壁板为下壁板典型连接形式, 且机翼展向为主要受载方向。通过筛选有限元内力和简化结构形式, 确定试验考核部位和试验件形式。可采取以下原则:a) 下壁板高应力水平部位;b) 保证蒙皮和长桁的加强比Rs;c) 蒙皮为平板, 长桁截面尺寸相同。最终选取机翼下壁板根部靠近后梁处高应力区域进行考核, 见图1。
试验件由5根长桁和1块蒙皮组成, 蒙皮材料:2324-T39II;长桁材料:2026-T3511。蒙皮厚度、长桁截面尺寸及长桁间距与机翼下壁板考核部位实际结构保持一致。试验件形式见图1。
试验件由考核段、过渡段和加持端组成, 长度约为宽度的3倍, 考核段应足够长, 以保证裂纹扩展区域的场应力分布均匀。过渡段钉传载荷较大, 同时考虑出现裂纹后方便修理, 紧固件选择螺栓, 并采取双剪连接形式以提高结构细节疲劳品质, 对过渡段应加强以保证其与考核段和加载端连接处在试验中不会疲劳破坏。加载端为钢板, 与试验机的上、下夹头通过耳片双剪连接, 见图2。试验方案确定后, 对试验件进行有限元应力分析, 对考核段、过渡段和加载端进行静强度和疲劳强度校核, 以确保试验件强度满足要求。
开裂模式及初始裂纹
根据《民机结构耐久性与损伤容限设计手册》中机翼典型开裂模式, 选择中间长桁断裂, 蒙皮中心裂纹的开裂模式。试验件初始状态中间长桁在对称面上被切割断开, 蒙皮初始裂纹模拟紧固件孔边裂纹, 并将孔和裂纹简化为中心穿透裂纹。初始裂纹由预制切口和初始疲劳裂纹组成, 总长6mm。预制切口通过线切割产生, 切口总长4mm。初始疲劳裂纹在试验中施加等幅疲劳载荷形成, 切口两端扩展量各1mm, 见图3。等幅载荷一般不大于裂纹扩展谱中最大载荷。
试验内容
试验在MTS试验机上进行, 试验内容主要包括裂纹扩展试验和剩余强度试验。通过裂纹扩展试验得到裂纹长度a与载荷循环次数N (或飞行起落数) 的基本数据, 即a-N曲线, 并与理论计算结果对比来验证裂纹扩展分析方法;通过剩余强度试验验证结构是否满足剩余强度要求值, 以验证剩余强度分析方法。
正式试验前进行加载调试, 设置合适的控制系统参数, 并确保加载系统和测量系统等正常工作。随后进行预试, 对考核部位及裂纹扩展区域进行应变测量, 分析载荷-应变曲线的线性、重复性和对称性, 满足要求后开始正式试验。
裂纹扩展试验从初始疲劳裂纹形成后开始, 试验载荷谱采用飞-续-飞随机谱模拟真实载荷环境, 按TWIST方法编制5×5随机谱, 即一个谱块包含5种不同强弱程度的飞行类型, 每一个随机载荷的使用情况包含5级载荷。5×5载荷谱中包含大量低应力水平、小幅值的载荷循环, 其对裂纹扩展贡献很小, 却占用很多试验时间, 可通过裂纹扩展寿命的等损伤简化对其删减。
裂纹扩展到理论临界裂纹长度acr时, 停止裂纹扩展试验, 进行剩余强度试验。理论临界裂纹acr通过剩余强度分析计算得到。试验载荷为剩余强度要求载荷 (限制载荷) , 依据CCAR25.571 b) 条确定。试验要求在100%剩余强度载荷下, 结构不破坏仍能承载, 否则结构不满足剩余强度要求。通常剩余强度分析是偏保守的, 在剩余强度要求载荷下临界裂纹不会失稳断裂, 为了摸索结构的实际剩余强度能力, 可在理论临界裂纹长度下继续加载载荷直至结构断裂破坏, 或者让裂纹继续扩展至两跨 (两倍的桁距) 长度, 再施加剩余强度载荷或加大载荷直至结构破坏。本试验中临界裂纹长度远小于两倍跨距, 因此选择后者继续试验, 并在acr到两跨之间进行了多次剩余强度试验, 见图4所示。
试验结果与分析对比
各阶段试验结果见图5。试验与分析计算的裂纹扩展曲线对比见图6, 分析计算使用NASGRO软件, 材料参数取自NASGRO软件的材料库, 应力强度因子K通过有限元计算得到。由图6可以看出, 分析计算的裂纹扩展速率da/d N明显大于试验结果, 试验的裂纹扩展寿命大于分析计算值, 裂纹扩展的分析方法是偏保守的。同时, 在临界裂纹长度下施加剩余强度载荷后结构仍能承载, 直至裂纹扩展到两跨时加载到160%剩余强度载荷时结构才断裂破坏。因而结构的实际剩余强度能力远大于分析计算值, 剩余强度分析也是偏保守的。
结语
结构与验证 篇10
国内一般输电线路对OPGW的耐雷击性能仅要求满足《OPGW电力行业标准》规定即可, 即OPGW允许有断股, 计算残余抗拉强度≥75%RTS, 光纤无附加衰减[1]。对于部分处于高雷暴日地区的500 k V线路、特高压线路, 由于线路所处位置、气象条件等因素, 要求OPGW的耐雷击性能达到200 C不断股, 这也是目前国内对OPGW耐雷击性能的最高要求。
南方电网公司已建500 k V线路及国家电网公司±800 k V、1 000 k V特高压线路中, 设计应用了耐200 C雷击不断股的OPGW, 对其已经有了一定的认识。但由于雷击试验的概率性和重复性, 很难保证同一OPGW在不同状况下, 均可以耐200 C雷击不断股, 因此, 需要进一步对耐200 C雷击不断股OPGW的结构设计及试验进行研究, 通过雷击试验, 找到满足200 C雷击不断股的OPGW典型结构设计。
1 OPGW的结构设计与耐雷击试验分析
2006年以来, 南方电网公司500 k V龙滩水电送出、西电东送、海南联网工程及国家电网公司1 000 k V晋东南–南阳–荆门、±800 k V向家坝–上海、1 000 k V皖电东送淮南至上海特高压工程, 均要求OPGW耐雷击性能达到200 C不断股, 并要求进行第三方雷击验证试验。这些工程OPGW均为全铝包钢线结构, 按照标准进行的200 C耐雷击试验均能不断股。但通过分析OPGW结构设计与雷击试验过程和结果的关系, 发现OPGW断股与否存在极大的概率性, 每次雷击试验需要进行5次雷冲击, 要求5次都不断股, 与雷击的概率性有矛盾, 做的次数越多, 断股的概率就越大;雷击试验结果难以保证重复性, 也就是说, 同一个试验样品, 今天可能每次都不断股, 但明天做可能就有一次断一股。
OPGW的结构设计必须满足《圆线同心绞架空导线》标准, 分为正规绞合和非正规绞合结构。
1) 正规绞合结构即所有单丝直径相同, 其结构组成一定是1+6+12+18+…。当3层OPGW绞线采用相同单线直径绞制时, 逐层递增6根单线, 即为1+6+12的正规绞合结构。
2) 非正规绞合结构即层与层的单丝直径不相同。当3层绞线采用不同单线直径绞制时, 即为非正规绞合结构, 外层单丝根数要么小于12, 如1+6+11组合, 则外层单丝直径大于内层, 即“内细外粗”;要么大于12, 如1+6+13组合, 则外层单丝直径小于内层, 即“内粗外细”。
目前, 对OPGW结构设计来说, 为了提高OPGW的耐雷击性能, 要求OPGW采用全铝包钢光缆结构, 增大光缆外层单丝规格[2] (铝包钢单丝直径要求≥3.0 mm, 部分地区要求≥3.2 mm) 。在此前提下, OPGW结构设计有如下考虑: (1) 若缆径要求<15 mm, 则只能设计为外粗内细的非正规绞合结构, 如2.6+2.5+3.2 (缆径14 mm) 、2.9+2.8+3.2 (缆径14.9 mm) ; (2) 若缆径≥15 mm, 则可设计为正规绞合结构, 如3.2+3.2+3.2 (缆径16.0 mm) , 也可为内粗外细的非正规绞合结构, 如3.5+3.25+3.0 (缆径16.0 mm) , 还可为外粗内细的非正规绞合结构, 如3.2+3.0+3.4 (缆径16.0 mm) 。
OPGW结构设计时一般考虑内层单丝直径大于或等于外层单丝直径, 为了提高耐雷水平, 可以设计成外层单丝直径大于内层单丝直径[3], 即外粗内细的非正规绞合结构。通过大量的实际工程应用和实验单位试验证明, 这种外粗内细的非正规绞合OPGW, 其绞合紧密程度、应力分布、短路电流和雷击试验产生的温度分布、耐振和防舞特性等方面都满足特性要求, 在此基础上, 可以最大限度地提高外层铝包钢线材直径, 从而提高OPGW耐雷水平, 可以认为是较优化的耐雷型OPGW结构设计。
2 耐200 C雷雷击击不不断断股股OPGW选型及试验验证
2.1 耐200 C雷击不断股OPGW选型
对于规定了OPGW耐200 C雷击不断股的线路, 结构设计时雷击能量、短路电流容量、抗拉强度、重量等参数难以统一匹配, 给OPGW结构设计带来了很大的局限性。经过仔细分析, 将OPGW雷击性能作为重点进行考虑, 先设计OPGW, 再选择分流地线, 结构设计遵循以下3点原则。
1) 按照GB 50545-2010《110 k V~750 k V架空输电线路设计规范》对地线截面的设计要求, 选择100 mm2, 120 mm2, 140 mm2, 180 mm24种典型地线[4], 进行OPGW结构设计及试验研究。
2) OPGW短路电流时间0.25 s, 环境起始温度40℃, 最高允许温度200℃。
3) 采用全铝包钢层绞结构, 外层单丝直径≥3.2 mm。
根据以上原则, 设计出的耐200 C雷击不断股的OPGW试验样品结构见表1所列。
2.2 雷击试验方案
从保证OPGW短路电流容量的角度, 按铝包钢线导电率由高到低入手, 选取表1中 (1) 、 (3) 、 (5) 、 (7) 这4种结构进行雷击试验验证, 每种结构的OPGW设计“-1型”、“-2型”2种光缆, 这2种光缆的单丝直径和根数都是相同的, 仅单丝的导电率不同 (“-1型”单丝导电率高于“-2型”) 。
每种光缆进行2次200 C雷击试验, 2次雷击间隔时间为1天或2天, 以验证雷击试验的概率性与重复性。因“-1型”光缆外层铝包钢单丝导电率高于“-2型”光缆, 若“-1型”光缆通过了2次雷击试验 (每次进行5回雷冲击) , 则不进行对应的“-2型”光缆雷击试验, 认为该规格OPGW满足200 C雷击不断股要求;若“-1型”光缆未能通过2次雷击试验, 则必须进行“-2型”光缆雷击试验, 若对应的“-2型”光缆雷击试验仍未能达到要求, 则重新设计结构进行雷击试验, 直至达到200 C不断股要求。
2.2.1 第1阶段
连续3天进行了 (1) 、 (3) 、 (5) 、 (7) 系列“-1型”、“-2型”共8个OPGW样品的200 C雷击试验。第1阶段OPGW样品规格见表2所列。
第1天, 小雨, 8~13℃, 进行了 (1) -1、 (3) -1、 (7) -1、 (7) -2第1次雷击试验, (1) -1、 (3) -1、 (7) -2未有断股, (7) -1有断股。 (7) -1 (3.75mm 35%) 有断股, 未进行第2次雷击试验, 所以, 也未进行 (5) -1 (3.65mm35%) 雷击试验。
第2天, 阵雨转多云, 5~14℃, 进行了 (1) -1、 (3) -1、 (7) -2第2次雷击试验, (1) -1、 (3) -1、 (7) -2有断股。进行了 (1) -2、 (3) -2、 (5) -2第1次雷击试验, (1) -2、 (3) -2有断股, (5) -2未有断股。
第3天, 晴, 7~20℃, 进行了 (5) -2第2次雷击试验, 有断股。 (1) -2、 (3) -2第1次雷击试验有断股, 未进行第2次雷击试验。
对第1阶段试验结果分析, 第1天进行了 (1) -1、 (3) -1、 (7) -2的雷击试验, 未有断股, 第2天、第3天再进行雷击试验均出现断1股、断2股现象, 说明雷击试验断股与否存在极大的概率性, 同时雷击试验的结果也难以保证重复性。
第1阶段试验的8种OPGW外层铝包钢单丝的钢芯直径在2.599~2.986 mm之间, 钢芯直径较小, OPGW不能同时满足2次 (每次进行5回雷冲击) 200 C不断股雷击试验要求。
2.2.2 第2阶段
针对第1阶段OPGW未能通过2次200 C不断股雷击试验的情况, 重新设计了OPGW-A、OPGW-B、OPGW-C 3种OPGW结构。第2阶段OPGW规格见表3所列。
第2阶段在第1阶段的基础上对OPGW结构进行了适当的调整, 将截面100 mm2型OPGW外层单丝直径由3.2 mm增大到3.6 mm, 将截面120 mm2型OPGW外层单丝导电率由30%和27%降低到20.3%, 将截面180 mm2型OPGW外层单丝导电率由35%和30%降低到27%。
试验日天气多云转阴, 20~30℃, 进行了上述样品的第1次雷击试验, 均有1~2股的断股情况, 未进行第2次雷击试验, 证明第2阶段3种OPGW仍然没有达到200 C不断股要求。
第2阶段试验的3种OPGW外层铝包钢单丝的钢芯直径在2.981~3.118 mm之间, 试验表明, 钢芯直径仍然较小, 试验均出现1~2股的断股情况, 不能经受2次200 C不断股雷击试验, 需再次设计结构进行试验。
2.2.3 第3阶段
对于100 mm2的OPGW来说, 外层铝包钢单丝根数/直径已从10根/3.2mm (20.3%) 提高到9根/3.6mm (20.3%) , 但仍然不能达到2次200 C雷击不断股的要求, 且截面已达到118.8 mm2, 接近120 mm2, 说明在100 mm2的截面积要求下, 设计不出合适的满足200 C雷击不断股要求的OPGW结构。因此, 第3阶段试验中, 舍弃了此规格。
第3阶段OPGW结构设计时, 将外层铝包钢单丝规格提高至与1 000 k V晋东南–南阳–荆门、±800 k V向家坝-上海特高压OPGW-180同等级别, 采用20.3%/3.75 mm铝包钢线, 再次设计OPGW-120、OPGW-140、OPGW-180。第3阶段OPGW规格见表4所列。
第1天, 中雨转多云, 22~29℃, 进行了OPGW-120、OPGW-140、OPGW-180第1次雷击试验, 未有断股, 雷击效果如图1a、图1c、图1e所示[5]。
第2天, 多云转睛, 22~33℃, 进行了OPGW-120、OPGW-140、OPGW-180第2次雷击试验, 未有断股, 雷击效果如图1b、图1d、图1f所示[5]。
经过第3阶段的雷击试验, 证明外层单丝直径为3.75 mm (20.3%) 的3种OPGW可以满足2次 (每次进行5回雷冲击) 200 C不断股试验要求。3.75 mm (20.3%) 的铝包钢的钢芯直径为3.248 mm。
通过OPGW-100、OPGW-120、OPGW-140、OPGW-180的不同OPGW结构组合, 经过3个阶段的200 C雷击试验详细对比分析, 试验淘汰了OPGW-100的结构选型, OPGW-120、OPGW-140、OPGW-180可以设计出适合结构, 满足2次200 C不断股雷击试验, 且均经过2次雷击试验, 消除了概率性因素, 证明了试验的可重复性。
从表4分析, 在承载截面积120 mm2, 140 mm2, 180 mm2下, 满足OPGW耐200 C雷击不断股性能, 须设计采用外层单丝直径大于内层, 即“外粗内细”的非正规绞合全铝包钢结构。这种结构已在国内多数500 k V线路及特高压线路中得到应用, 如南方电网公司、国家电网公司±800 k V、1 000 k V特高压线路, 其中OPGW-180通过中国电力科学研究院的全套型式试验, 满足DL/T 832-2003《OPGW电力行业标准》及特高压技术规范要求。
3 结语
通过对南方电网公司、国家电网公司已建500 k V线路及±800 k V、1 000 k V特高压线路OPGW耐雷水平的应用调研, 及对耐200 C不断股OPGW结构设计的分析及试验研究, 可以得出以下研究结论。
1) 经过OPGW结构组合、材料选择等手段, 能够设计出满足200 C雷击不断股的OPGW结构, 且能保证试验可重复性, 说明OPGW的耐雷击性能达到200 C不断股是可以做到的[6]。
2) 截面100 mm2型OPGW, 经过2轮雷击试验, 截面已经达到118.8 mm2, 接近120 mm2, OPGW仍然未能通过2次200 C雷击不断股试验, 表明在严格截面积要求情况下, 设计不出满足2次200 C雷击不断股要求的OPGW结构。
3) 截面积为120 mm2, 140 mm2, 180 mm2的3种规格OPGW能够满足2次 (每次进行5回雷冲击) 200 C不断股试验要求, 满足南方电网公司、国家电网公司新建的500 k V线路、特高压线路要求的200C不断股的OPGW系列规格, 为线路OPGW设计选型提供参考。
4) 根据试验证明, 在南方电网公司、国家电网公司雷暴日较高的地区, 今后新建的500 k V线路、特高压线路如一定要满足200 C雷击不断股要求, 建议OPGW外层铝包钢股线的直径应不小于3.75 mm (20.3%) , 亦或外层铝包钢线的钢芯直径应不小3.248 mm。
OPGW耐雷击安全性与多种因素有关, 应合理选择OPGW的耐雷击的级别, 同时在设计OPGW结构参数时还应综合考虑OPGW耐雷击性能之外的其他性能, 做到优化设计。
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结构与验证 篇11
依据上述13个典型短语，结合文献语句，按照题项冗余的原则，本文最终得到17个题项（编码为OM1—OM17），分别为：企业常常选派员工参加企业外的学习和培训（OM1）；企业注重吸引优秀人员（OM2）；企业成员经常将经验和学习后的总结进行分享（OM3）；企业定期召开正式或非正式的讨论会（OM4）；企业定期召开跨部门的交流会（OM5）；企业能够快速接受新知识，剔除旧知识（OM6）；企业曾受新闻媒体、研究机构、金融服务公司或政府管理部门的报道、研究或资料记载（OM7）；企业建立了专家系统或案例系统等智能系统以保持组织经验型知识（OM8）；企业建立了自动化生产系统或机器人系统以保持过程型知识（OM9）；企业建立了神经网络系统以保持模块化知识（OM10）；企业配备专家负责记忆数据库的维护和升级等服务（OM11）；企业支持知识提取（OM12）；企业和员工经常本能或自动提取已有知识（OM13）；企业经常从已有知识中提取信息（OM14）；企业能够运用已有知识（OM15）；企业能够利用有益的研究（OM16）；企业调用知识的频率较高（OM17）。
三、组织记忆量表的预试与分析
1.研究方法与数据来源
根据上述17个题项，应用Likert5点量表，形成组织记忆初始量表。该量表共包含17个问题。用此组织记忆初始量表，对东北财经大学2010级MBA学员进行了问卷调查，对该问卷进行预测试。本研究采取现场发放的方式共发放问卷60份，回收55份，回收率为92%；问卷中所有测度问项都回答完整的有效问卷30份，有效率为50%。企业所属行业涉及制造业、金融业、信息、交通运输、批发零售、餐饮住宿和建筑房地产等多个行业，包括职工人数从100人以下到1 000人以上的不同规模企业。这些样本企业并非同质性的企业组群，具有一定的代表性。其中，男性占43.3%，女性占56.7%；本科占80%，硕士占20%；；工作年限为1—5年占76.7%，6—10年占20%，11—15年占0.3%；在单位性质上，企业单位占86.7%，事业单位占6.7%，公务员系统占6.6%；在岗位属性上，基层员工占66.7%，中层管理者占30%，高层管理者占3.3%。
2.项目分析
为了检验项目的区分度，我们采用SPSS17.0软件，运用独立样本t检验法对初始量表项目按照27%分位数进行项目分析。根据独立样本检验的结果，求出测量项目的CR值，即决断值，如表3所示，CR值越大，表明此项目的区分度越高[22]。同时如果测量项目的CR值达到显著水平，表明此项目能区别答题者的反应程度，具有区分能力，则可以保留，而CR值很低时，可以删除测量项目。本文组织记忆各测量项目的CR值达到了显著水平（p<0.05），全部保留。
3.探索性因子分析
在进行项目分析之后，本文采用主成分法（Principal Method）进行探索性因子分析（EFA），探寻组织记忆这一潜变量的维度构成。本研究对初始量表进行EFA。结果显示，KMO值为0.68，Bartlett球形检验的卡方值为472.64（自由度为136），达到显著，拒绝了相关矩阵为单位矩阵的假设，因而适合进行因子分析。按照正交旋转，抽取特征值大于1的主成分作为因子的原则，本文提取了3个因子，各因子解释变量程度分别为32.38%、26.79%、15.70%，3个因子累计共解释变量74.87 %。旋转后的因子矩阵表明绝大部分题目能够按照组织记忆初始量表的设计归到对应因子中。因子1为“组织记忆提取”，代表了题目12、13、14、15、16，17。题目2和题目6的因子载荷虽然都超过了0.50，但其跨因子载荷大于0.3（跨载荷需小于0.30）[16]，因此将其删除。因子2为“组织记忆保持”，代表了题目7、8、9、10、11。同理，题目4的跨载荷大于0.30，因此将其删除。因子3为“组织记忆获得”，代表了题目1、3、5。
经此操作得到组织记忆的短版量表，再次对组织记忆的短版量表运用SPSS17.0进行EFA。因子分析适应性检验的KMO值为0.67和Bartlett球形检验的卡方值为391.23（自由度为91），适合进行因子分析。因子分析采用主成分分析法进行，并对因子矩阵进行正交旋转，抽取特征值大于1的主成分作为因子。结果共得到3个因子，各因子解释变量程度如表4所示，3个因子累计共解释变量78.78 %。因子分析结果显示本文的组织记忆测量维度划分和命名是合理的，得到样本数据的支持。
5.效度分析
（1）区别效度
组织记忆短版问卷中某一维度与同一结构中其他维度在特质方面的差异程度代表的是区别效度，本文按照Fornell和Larcker[24]提出的方法，首先考察每个维度的AVE值（平均方差提取量），比较AVE值与两个维度之间相关系数平方的大小，如果AVE值的平方根大于两个维度之间的相关系数或AVE值大于两个维度之间相关系数的平方，则表示这两个维度具有良好的区别效度。如表5所示，组织记忆三个维度的AVE值在0.71—0.79之间，均满足大于0.50的标准，维度间的相关系数在0.50—0.71之间，每一维度的AVE值明显大于任何两个维度相关系数的平方（0.25—0.50），这说明组织记忆的单个维度具有较好的区别效度。而且，分析结果表明，组织记忆三个维度之间的相关系数0.50—0.71均小于各自的信度系数0.73—0.94，更加证实组织记忆三个维度具有很好的区别效度。前文的因子分析显示，每个测量项目的因子载荷均在0.60及以上，跨因子载荷均小于0.30，不存在跨因子载荷，表明这一量表结构具有较好的区别效度和建构效度。
（2）收敛效度
本文对某个维度的各个测量项目之间相关度所代表的收敛效度进行了检验。由前文的因子分析显示，各个测量项目在测量维度上的因子载荷全部超过了0.50，且几乎都超过了0.70，只有一个是0.67，接近于0.70，测量项目的跨因子载荷均小于0.30，并全部通过了t检验，在P <0.01上显著。表明此结构具有良好的收敛效度。
四、组织记忆构念的结构验证
经过因子分析和效度检验形成正式测量量表，对正式量表采用新的数据进行结构验证，以确保其具有较好的稳定性。
1.研究方法与数据收集
应用上文生成的组织记忆短版量表，对东北财经大学2011年春季班MBA学员、大连的IBM企业、金蝶软件以及沈阳的部分企业进行问卷调查。共发放问卷200份，回收174份，回收率为87%；其中有效问卷150份，有效率为75%。企业所属行业遍布制造业、金融业、信息、交通运输、批发零售、餐饮住宿和建筑房地产等多个行业，包括职工人数从100人以下到1 000人以上的不同规模企业。因此这些样本企业并非同质性的企业组群，具有一定的代表性。男性占55.3%，女性占44.7%；本科占55.3%，硕士占38.7%，博士占2%，其他占4%；工作年限为1—5年占23.3%，6—10年占36.7%，11—15年占26.7%，16—20年占7.3%，21—25年占4%，26—30年占0.7%，30年以上的占1.3%；基层员工占40.7%，中层管理者占44%，高层管理者占15.3%。
2.模型设定
为检验基于理论建构的量表结构维度模型是否最优，本文对量表可能存在的结构维度模型进行对比[25]。根据相关理论，本文设定了五个备选模型，分别是一阶单因素模型、一阶二因素模型（三个）和一阶三因素模型。一阶单因素模型假设14个题项拥有共同潜变量——组织记忆；一阶二因素模型假设14个题项分别属于两个潜变量，模型2是将记忆获得和保持两个因子合并为一个因子，模型3是将记忆获得和提取合并为一个因子，模型4是将记忆保持和提取合并为一个因子；一阶三因素模型假设即是前文提出的结构模型。
3.模型比较
本文运用AMOS17.0验证模型，结果见表6所示。模型1表示一阶单因素模型，模型2—模型4表示一阶二因素模型，模型5表示一阶三因素模型。从分析结果可以看出，模型5的各项拟合指数明显优于模型2— 模型4的拟合指数。模型5的χ 2/df为2.66接近2，其GFI，NFI，RFI，IFI，CFI都大于0.8，且更接近于1，RMSEA为0.11，小于模型2— 模型4对应指数，且更接近于0.08。因此，模型5优于其他四个模型结构，证明本研究开发的问卷的题项可以归为三个因子，组织记忆的三维度结构模型为最佳匹配模型。
五、结 语
1. 研究贡献和管理启示
本文的研究贡献主要体现在以下两个方面：其一，在理论层面上从过程视角完善了组织记忆构念的内涵，拓宽了组织记忆理论发展的视野。以往有关组织记忆的研究主要在静态角度或某一阶段进行剖析阐述，虽然都有一定合理性，但难免产生以偏概全之嫌。所以，本研究引入动态视角，不仅有助于我们深入地理解组织记忆的动态传播和变化过程，而且有利于明晰不同理论发展的内在联系，这对于建构多向度的组织记忆构念及其理论是一个有益的突破。其二，从实证操作化角度，本研究不仅提出了具体的操作性定义，而且开发了一份信度和效度较好的量表。新开发的量表包含获得、保持和提取三个维度，强调记忆过程的测量，展现了组织记忆的“演化”意义，在维度划分和题项设定上更优于以往的量表，也使得记忆测量和实践管理较好地匹配。这种在操作化上的努力和延伸将有助于学者们围绕组织记忆展开更为复杂的多变量研究。
对于管理实践，本研究亦可得出很多有益的启示。譬如，我们将组织记忆划分为记忆获得、记忆保持和记忆提取三个维度。组织记忆获得这一因子主要包括组织层面的组织外学习、组织内部正式和非正式的信息交流和沟通等要素；组织记忆保持主要包括组织外部信息记录和组织内部的记忆信息系统的建立等要素；组织记忆提取包括组织支持记忆提取的技术和制度以及记忆提取的速度和频率等要素。这些研究结果本身就在强调管理者要审慎对待组织中的复杂记忆问题：首先，管理者需要关注组织记忆获得机制，加强组织内部的交流和沟通；其次，管理者还需积极建设基于IT技术的组织记忆信息系统，并做好记忆库的维护和升级，确保记忆的有效保持；最后，管理者在组织结构设计和组织活动安排上要充分考虑是否有助于记忆的快速有效提取，改进和完善组织内部记忆传播机制，从而有效控制组织记忆，使之有助于管理效力的提升。
除了上述贡献和实践启示外，本研究还可以引申出一些关于本土化情境研究的思考：就以往组织记忆研究本身而言，是没有优劣之分的。本研究从动态过程视角发展组织记忆构念及其测量问题，并不是要摈弃国外已有的研究成果，也不是否定已有量表的价值，而是在一定程度上反映了研究所依赖的情境的价值。国外学者们所开发的静态视角的量表，信度和效度是很好的，也得到很好的检验，是因为国外市场环境相对中国当前的转型经济而言是较为稳定的。当下中国所处的“转型经济（Transition Economy）”环境特征与西方多数国家的成熟市场经济特征有着较大差异，其情境特点就是“变化”。在这种情境下，涉及了大量的产业政策调整、资源分配转移以及管理框架的重构，而且对企业组织亦施加着重要影响，这导致组织演进往往缺少稳定的时间序列，关联复杂且转换频繁。直接使用根植于静态情境的量表当然会导致研究效果下降。同时，研究表明，情境差异的重要性不是简单地修正量表效度可以弥补，亦需要在理论建构上拓展新的向度和视角。因此，加入动态角度研究组织记忆问题，不仅更加符合中国实际，更好地展现中国情境的特征，也是Tsui[26]等学者倡导的情境化研究的重要体现，更是未来推动本土研究走向国际对话的有益方向。
2.研究局限和未来展望
本研究的不足在于，首先，在项目生成过程中可能遗漏组织记忆领域的一些研究文献，导致本研究未能对所有的相关研究进行融合，一定程度上可能影响新开发量表的效度。其次，在样本数量和抽样对象方面还存在一定问题，样本来源主要局限在东北地区的企业单位，样本数量也有待增加，未来研究可以利用更多的样本对新开发的量表进行再检验和修正。最后，作为一项基础性研究工作，未来研究还需深化组织记忆定义，尝试将组织记忆量表和国内外组织记忆量表进行比较，构建组织记忆与组织学习、组织遗忘和组织即兴等变量的关系模型，进一步开展组织记忆的相关实证研究。
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结构与验证 篇12
1新疆地区SAM橡胶沥青路面概况
本文研究的路段处于克拉玛依市区范围内的克拉玛依-白碱滩城市快速路。克拉玛依地处新疆中部地区, 其地形主要表现为南北长、东西窄, 呈斜条状, 具有明显的干旱荒漠区的特点。全年温度差异性明显, 干燥少雨。而春秋季风多, 夏天冬天温差大。积雪薄, 蒸发快, 冻土深。这些特殊的气候特点对路面材料的选择和路面结构的组合设计带来挑战, 如何选择适合克拉玛依地区的道路原材料和结构组合也成为本文研究的主要内容。同时也能为今后的道路建设提供一些可考的经验。
2路面组合结构设计方案
沥青路面结构组合设计的目标是保证沥青路面满足规定的使用要求, 实现目标的基本途径是明确沥青路面的使用要求, 综合路面相关因素才能设计出满足地区需要的路面结构使用要, 也能在节约资源的条件下推荐出合理的路面厚度标准。根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层, 应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求, 或调整路面结构层厚度, 或变更路面结构组合, 或调整材料配合比、提高极限抗拉强度, 再重新计算。上述计算应采用多层弹性体系理论编制的专用设计程序进行。
路面设计标准为BZZ-100单轴双轮, 设计车速80Km/h, 设计使用年限15年, 路面结构为沥青混凝土面层, 半刚性基层组合, 以设计弯沉值和弯拉应力为控制指标。其中已有设计单位对路面结构组合设计的提出了要求, 路面使用年限内路面累计当量轴次400×104次/轴, 设计弯沉值28.7mm。这种薄面层加半刚性基层的做法到底能否满足设计弯沉值28.7mm, 而且是否能承受住累计当量轴次400×104次/轴的荷载。这种路面结构组合设计是否合理, 则需要验证路面厚度减小的同时是否能达到设计弯沉值的要求。本文的目的就在于对这种路面结构组合设计进行验证, 用HPDS路面设计软件合理、科学的验证路面结构组合设计。
3路面组合结构设计验证
路面结构假定为均匀、各向同性的弹性材料, 路面结构层假定为均匀、各向同性的弹性材料, 并服从胡克定律, 通过就地取材和室内合理、科学的试验操作, 得出沥青路面各结构层参数。同时根据设计要求推荐出路面组合形式, 见表3-1。
本文利用道路软件HPDS进行研究分析, 利用软件快捷方便优点来解决路面设计组合问题, 对路面的修筑提供技术保障。其中SMA-13结构的试件使用的是橡胶改性沥青, 而橡胶改性沥青石油克拉玛依90A号基质沥青和橡胶颗粒配置而成的。
利用HPDS路面设计软件将表3-1的路面结构组合设计进行验证。验证结果如下: (1) 依据设计弯沉值, 验证路面面层的上面层和面层下面层厚度:设计弯沉值:LD=28.7mm。面层的上面层:H (1) =4cm, 软件反算设计弯沉值LS=27.4mm。面层的下面层:H (2) =7cm, 软件反算设计弯沉值LS=27.4mm。由于设计层厚度等于H (X) min时LS≤LD, 故弯沉计算已满足要求。以容许拉应力为验算条件, 设计面层厚度:第一、二、三层底面拉应力验算满足要求时, 厚度为H (1) =4cm、H (2) =7cm。路面设计层厚度:H (1) =4cm、H (2) =7cm (同时考虑弯沉和拉应力) 。在验证完路面结构的面层后, 继续验证路面结构的基层和垫层。 (2) 依据设计弯沉值, 验证路面结构里的基层厚度:设计弯沉值:LD=28.7mm。路面结构的基层:H (3) =25cm, 软件反算设计弯沉值LS=30.8mm。路面结构的基层:H (3) =30cm, 软件反算设计弯沉值LS=27.4mm在LS≤LD的情况, 弯沉计算已满足要求。以容许拉应力为验算条件, 设计基层厚度:满足第一、二、三层底面拉应力设计要求时, 厚度均为H (3) =28.1cm。路面结构基层设计厚度:H (3) =28.1cm (同时考虑弯沉和拉应力) 。 (3) 依据设计弯沉值, 验证路面结构里的垫层厚度:设计弯沉值:LD=28.7mm。路面结构的基层:H (4) =25cm, 软件反算设计弯沉值LS=29.2mm。路面结构的基层:H (4) =30cm, 软件反算设计弯沉值LS=27.4mm。垫层厚度H (4) =26.4cm (仅考虑弯沉) , LS≤LD, 故弯沉计算已满足要求。以容许拉应力为验算条件, 设计垫层厚度:满足第一、二、三层底面拉应力设计要求时, 厚度均为H (4) =26.4cm。因此路面结构基层设计厚度:H (4) =26.4cm (同时考虑弯沉和拉应力) 。以设计弯沉值为验算依据, HPDS路面设计软件计算出来的路面结构组合设计各层厚度, 结果为:上下面层的厚度分别为:4cm、7cm与原设计相同。垫层和基层厚度分别为:28.1cm、26.4cm, 均比原设计厚度小。
4结论
通过HPDS路面设计软件验证, 试验路段的路面结构组合设计形式满足克白高等级快速路的路用性能要求。参考路面设计文件, 利用HPDS路面设计软件对原有路面结构组合设计厚度进行验证, 经过软件计算出了新的路面结构组合设计厚度。通过试验发现, 在路面面层不变的情况下, 合理改变路基厚度后, 路面设计弯沉值依旧符合设计要求, 路面性能也不受影响。从各层的功能设计思想和方法上着手思考, 把施工质量作为重要要素, 才能真正的提高耐久性路面的寿命, 使得路面病害的发生几率减少。也能修筑出使用时间长、路面破坏小的高寿命道路。对资源的节约和环境的保护都可以提供好的辅助, 以此指导路面设计和材料改善技术。
参考文献
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