扩展基础设计（共9篇）
扩展基础设计 篇1
摘要：对置于坚硬地基上的高层建筑柱或剪力墙下扩展基础进行有限元分析,结果表明,跨高比直接影响基底反力分布和基础受力形式。对比规范公式和有限元分析结果,提出高层建筑柱或剪力墙下扩展基础设计的改进方法。提出基础沉降计算的建议。介绍了采用有限元分析和改进方法对某33层剪力墙结构基础的优化设计。
关键词：高层建筑,扩展基础,跨高比,有限元分析,沉降计算
1 引言
高层建筑基础设计往往采用钢筋混凝土承台下的桩基础，而很多处于基岩埋置较浅地区或基础底面落在含碎石等坚硬土层上的高层建筑，一般采用柱或剪力墙下扩展基础是最经济合理的。按照我国现行规范，岩石或高强度土层上的扩展基础的设计方法与一般土质地基上的相同，即将基础视为弯剪构件，验算其地基承载力、抗弯承载力、抗冲切承载力以及抗剪承载力是否满足要求。而岩层等坚硬地基由于其高承载力及极低的可压缩性，其上扩展基础的受力特性与一般土质地基上有很大的不同。因此，这一类坚硬地基上扩展基础的设计方法是否仍沿用规范公式是值得探讨的。
同时，高层建筑上部越来越多的采用剪力墙、框剪或框筒等结构形式，剪力墙或核心筒下基础往往布置为筏板；由于其上部荷载大、基础宽,因而压缩层深度大；另与一般多层建筑物不同的是,地基持力层还可能存在起伏。如何计算并控制沉降也是值得深入研究的问题。
2 独立基础受力分析
2.1 基底反力分布
规范和文献[4]认为，对硬质地基上的柔性基础，由于框架作用甚微，作用于基础上的集中荷载直接传递到靠近荷载下的范围内，其基底反力向基础中央集中，如图1a所示；而当基础达到一定高度时，形成刚性基础，基底反力趋于均匀并向边缘集中，如图1b所示。而基础在基底反力作用下为弯剪构件，并受柱下竖向集中荷载冲切。
2.2 基础受力有限元分析
由于基底反力分布的不同，基础本身的受力状况也不相同。因此采用通用有限元分析软件Midas Gen,对某上部为框架-剪力墙结构的某一柱下基础进行模拟分析。基础材料为C35混凝土，平面尺寸为3m×3m；柱尺寸为600mm×600mm；持力层为中风化泥岩，设计承载力。分析模型采用实体单元，基底土体采用面弹簧约束单元；弹性模量取1000MPa，以模拟中风化泥岩层。
图2为基础高度h分别为0.6m、0.8m、1m、1.5m、2.4m时基底反力分布曲线。由分析结果可看出：基础高度为0.6m（跨高比为2）时，基底反力明显向中央集中，最大应力超过地基承载力；随着基础高度的增加，基底反力分布趋向于均匀，当基础高度为1.5m（跨高比为0.8）时，基底反力基本呈直线分布；而当基础高度为2.4m（跨高比为0.5）时，基底反力呈马鞍型分布并向边缘集中。
图3为基础高度h分别为0.6m、0.8m、1m、1.5m、2.4m时沿基础中轴线由基底到基础顶面第一主应力分布曲线。由分析结果可发现：无论基础高度为多少，在基础顶面柱下区域为局部压应力集中状态，随着基础高度的增加，压应力在基础内均匀扩散。当基础高度为0.6m（跨高比为2）时，基底出现较大拉应力（15.7MPa），沿基础高度向上300mm范围为拉应力区，基底出现受拉开裂，且裂缝向上发展较多；随着基础高度的增加，基底拉应力减小，拉应力区高度也随之减小；当基础高度为1.5m（跨高比为0.8）时，基底拉应力很小（2.1MPa），且只集中在基底范围内很小的区域；而当基础高度为2.4m（跨高比为0.5）时，基底未出现拉应力，整个基础为受压构件。
图4a、b、c、d分别为基础高度h分别为0.6m、1m、1.5m、2.4m时基础沿柱边剖面剪应力云图。
可以发现：当基础高度h较小（即跨高比较大）时，柱边截面剪切应力在柱底区域集中并沿基础顶平面和高度两个方向扩散，形成大面积剪应力区，剪切裂缝从柱边沿基础顶面及高度方向向基础边缘发展；随着基础高度的增加，柱边截面剪切应力由柱底沿大致45°冲切角向底部扩散，形成冲剪破坏，而基础顶面剪切裂缝发展较少；当基础高度为1.5m以上（跨高比≤0.8）时，柱边截面剪切应力由柱底向下扩展到一定范围后迅速减小，基础底面几乎无剪应力区。
综合以上分析结果，得出以下结论：
1）坚硬地基上的基础需要足够高度使上部荷载充分扩散，从而使基底反力均匀分布。
2）跨高比较大的柔性基础为弯剪构件，而跨高比≤0.8的刚性基础可以认为是受压构件。
3）跨高比在1～1.5间的基础以冲切破坏为主，构件主要剪切力在高度方向沿大致45°冲切面，同时，由于内部拉应力区域存在，基础设计仍需按抗弯构件计算配筋。
4）跨高比≤0.8的基础以柱下局压破坏为主要破坏形式。
3 柱、剪力墙下扩展基础设计
3.1 规范公式的比较
1）《地基基础设计规范》(GB50007—2002)[1]并未专门给出柱下独立基础受剪承载力公式，而根据8.4.9条规定，平板式筏板除满足冲切承载力外，尚应验算距内筒边缘或柱边缘处筏板的受剪承载力。
式中，Vs为距内筒边缘或柱边缘h0处筏板单位宽度的剪力设计值；bw为筏板计算截面单位宽度；h0为距内筒边缘或柱边缘处h0筏板截面有效高度；βh s为受剪承载力截面高度影响系数。
2)《混凝土结构设计规范》(GB50010—2012)[2]6.3.3条规定，不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应满足：
式中，b为验算截面宽度；h0为验算截面有效高度；βh为截面高度影响系数。
3)《广东省建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31—2003)[3]9.2.7条规定，当独立基础高度不满足式（3）时应按式（4）验算距柱边或变阶处h0/2截面的受剪承载力：
式中，am为冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；;A0为距柱边或变阶处h0/2截面的面积；I为截面处基础宽度；pj为基底单位面积净反力。
4)《美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI318-05）》[4]把受剪验算截面定于距支座边h0处，较之支座边处计算剪力减少，但其受剪承载力计算的材料强度值相应低取，仅为受冲切承载力的一半。
比较以上规范有关基础受剪承载力验算的有关规定和前面坚硬地基上的基础的模拟分析结果可发现：公式（1）、（4）均源于不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式（2）。而岩层等坚硬地基上的高层建筑墙、柱下扩展基础由于其地基承载力很高，压缩性极低，基底面积往往较小，基础跨高比也相应较小。根据模拟分析结果，坚硬地基上小跨高比的独立基础以冲切破坏和柱或墙下局压破坏为主。如按规范公式，基础高度由抗剪承载力控制，故延用公式（2）是不合理的。而受剪验算截面的截取位置各规范也不尽相同：《混凝土结构设计规范》根据大量试验结果，以支座边的剪力值为依据进行分析，得出了承受均布荷载为主的无腹筋一般受弯构件的受剪承载力计算公式；《地基基础设计规范》以筏板试验为依据，笩板受剪裂缝一般出现在距柱角点h0处45°斜线处，故验算截面定于距内筒边缘或柱边缘h0处；《广东省建筑地基基础设计规范》认为：虽然基础下土反力有集中效应，底板与地基土间存在摩擦力作用等有利因素，但也只能是某种工程地质条件下某种基础性形式的一种定性判断，故在某些条件下公式（1）计算剪力偏小，而公式（2）偏于保守。为稳妥起见，结合长期工程实践，受剪验算截面定于距柱边或变阶处h0/2处，并给出了同时满足受剪承载力要求的边界条件式(3)。
3.2 设计方法的改进
综合模拟分析结果和以上规范比较，高层建筑上部传到基础的荷载很大，为使基底反力均匀分布，基础需要满足一定高度，宜按抗冲切验算结果确定基础高度，并调整跨高比是较经济的，具体分以下几种情况。
1)对于跨高比<1的基础，其基底位于45°冲切破坏锥体内，可无须验算抗冲切、抗剪承载力，而按抗弯计算其配筋基本为构造配筋。
2）跨高比在1～1.5之间的基础分两种情况：
(1）对长边与短边比≤2的双向受力基础底板，剪切面可视为空间锥面，接近与冲切破坏面，故一般情况下只需验算其抗冲切承载力是应安全的。
(2）对于单片剪力墙下独立基础，其长边与短边比往往大于2，基础底板近乎单向受力，其单边剪切效应大于双向冲剪效应，故除应验算其抗冲切承载力外还应验算受剪承载力。由模拟分析应力云图可发现：随跨高比的减小，基础内部混凝土受力类似于“拱体”，剪切破坏应为斜压破坏形式。考虑到基础跨高比l0/h<5,参考《混凝土结构设计规范》附录G第G.0.4，按深受弯构件验算受剪承载力：
l0/h<2时，取2.0，考虑到受剪承载力截面高度影响系数依然有效，故增加βhs系数，推导出：
基础侧面的土体对其产生侧压力。参考《混凝土结构设计规范》6.3.12条，在侧压力作用下基础类似偏压构件，侧压力对受剪承载力有提高作用。综合《广东省建筑地基基础设计规范》的规定，认为：按式（6）验算此类基础距柱边或变阶处h0/2处受剪承载力是安全的。同时上述两种情况下基础还应进行抗弯计算。
3)对跨高比>1.5的基础仍可认为是一般弯剪构件，应按《地基基础设计规范》进行抗冲切及抗弯计算，另外还应按公式（3）、（4）进行抗剪验算。
4 沉降计算分析
高层或超高层建筑基础设计中,地基变形往往起着决定性的控制作用。目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难,计算结果误差较大,设计人员难以把握,有时由于计算沉降量偏大,导致原来可以采用天然地基的高层建筑,不适当地采用了桩基础,使基础设计过于保守,造价提高,造成浪费。
采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量受多种因素的影响：
1）这种理论的假定条件遵循虎克定律,即应力-应变呈直线关系,土体任何一点都不能产生塑性变形,与土体的实际应力-应变状态不相符。
2）计算公式中压缩模量Esi为室内有侧限固结试验测得，试验条件与基础底面压缩层不同深度处的实际侧限条件不同。因此，规范中引入沉降计算经验系数ψs。
3）上部结构（特别是剪力墙结构）刚度较大，与基础共同工作中起到拱的作用，从而减小了基础的内力和变形。
4）高层建筑由于基坑开挖较深,卸土较厚往往引起地基的回弹变形而使地基微量隆起。在实际施工中回弹再压缩模量较难测定和计算,从经验上回弹量约为公式计算变形量10%～30%。有些高层建筑若设置多层地下室时,总荷载有可能等于或小于卸土荷载重量,这样的高层建筑地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定。由此看来,对于高层建筑在计算地基沉降变形中,地基回弹再压缩变形在总沉降中占重要地位，不但不应忽略,而应予以重视。
综上所述，对高层建筑下独立基础或筏基的设计提出以下几点建议：
第一，应采用勘察报告给出的沉降计算经验系数。
第二，基础计算应考虑上部结构刚度的贡献。
第三，应计算回弹再压缩变形，采用勘察报告给出的回弹模量Eci；一般取土层压缩模量的2倍～3倍[5]。对于箱筏等补偿式基础，采用上部总荷载作为地基沉降计算压力比用附加压力p0计算更趋合理。
第四，在满足承载力要求的前提下，电梯井等剪力墙集中处采用筏基；其它部位尽量采用独立基础或联合基础，使整个建筑沉降变形协调。
5 工程实例
某33层钢筋混凝土剪力墙结构，1层地下室，基底持力层为中风化泥岩层，fa=1 200kPa；采用小型筏板和墙下独立基础相结合的基础形式；基础混凝土为C35。图5为基础结构平面图。
取一片墙下独立基础，墙厚300mm，墙长1.7m,墙底轴压力标准值7 600kN,基础平面尺寸为2.2m×3.2m，分别按规范公式和3.2节改进方法设计，对比结果见表1。
表中方法1～4分别对应《地基基础设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《广东省建筑地基基础设计规范》、3.2节改进方法。图6a为基础高度h=800mm的有限元模拟计算有效应力云图,图6b为沿墙边截面剪切应力云图。
分析结果表明,基底反力分布较均匀，剪切应力由墙边沿大致45°冲切角向底部扩散，基础以冲切破坏为主，拉应力出现在基础底部区域，基础混凝土未出现破坏，故按改进方法设计是合理的。由于本工程建设场地为坡地，为满足规范规定高层建筑埋深要求，基础顶面在地下室底板以下1.2m,故计算模型中底板以下墙体也参与有限元计算。结果表明：墙体平面内受力类似拱体，墙体下部出现部分拉应力区。因此，在设计中采取在剪力墙下基础内设置暗梁的方式，以形成拱体受拉下弦，并减少墙底应力集中区的混凝土开裂。图7为该基础平面及剖面大样。
本工程在上部荷载较集中的楼、电梯间部位采用小型筏板基础，在一般部位墙下采用独立基础，裙房及单层地下车库采用人工挖孔墩基础，并在主楼与裙房连接跨设置沉降后浇带，保证了建筑整体沉降变形协调。筏板双层双向配筋，并在角部布置放射筋以防止混凝土开裂。经与整体筏板基础方案的试算比较，认为此基础形式是合理经济的；同时，按改进方法设计墙下采用独立基础，基础高度更合理经济，有效地节省了钢筋及混凝土用量。
6 结论
高层建筑柱、墙下独立基础，为保证基底反力均匀分布，宜设计为跨高比≤2的刚性基础。基础跨高比直接影响其受力形式。设计中，对于跨高比<1的基础，可视为受压构件，可无须验算抗冲切、抗剪承载力。跨高比在1～1.5之间的基础，对长边与短边比≤2的一般柱下基础，通过抗冲切计算确定其高度；对长边与短边比>2的墙下基础，可由抗冲切计算确定其高度，并按本文3.2节中公式（6）验算距柱边或变阶处h0/2处抗剪承载力。对跨高比>1.5的基础为一般弯剪构件，除进行冲切、受弯计算外还需按公式（3）、（4）进行抗剪验算。构造上，剪力墙与基础共同工作，基础上部墙体受力类似拱体，墙下基础内宜设置暗梁。筏板基础角部宜设置放射筋，以防止开裂。
基础沉降计算应考虑上部结构刚度贡献，对有地下室的高层建筑，应计算回弹再压缩的影响；对采用箱筏基础的建筑宜采用上部总荷载取代附加压力p0作为地基沉降计算压力。
参考文献
[1]GB 50007—2002地基基础设计规范[S].
[2]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].
[3]DBJ15—31—2003广东省建筑地基基础设计规范[S].
[4]ACI318—05美国房屋建筑混凝土结构规范[S].
[5]朱炳寅,娄宇,杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
扩展基础设计 篇2
1、文件名
1）查看文件的文件名，系统一般用图标来区别不同的文件，因而扩展名是隐藏的，
打开我的文档，点菜单工具－文件夹选项，出来一个选项面板；
在面板上面选择查看标签，然后在中间找到隐藏已知文件类型的扩展名，点一下去掉前面的勾，
点确定按纽完成；
这时候就可以看到文件的扩展名，一般是三个字母，如几本叠放书的图标，是WinRAR压缩文档，扩展名是rar
2）常见的文件扩展名，程序文件exe，批处理文件bat，快捷方式lnk，系统文件sys，动态链链接库dll，临时文件tmp,
文档类、文字类的扩展名，文本文件txt，Word文档doc，WPS文件wps，电子表格xls，幻灯片ppt，
多媒体文件的扩展名，MP3音乐文件mp3，WMA音乐文件wma，视频文件有WMV，RM，Flash，DAT（也可能是数据文件）；
扩展基础设计 篇3
关键词：扩展独立柱基础,抗冲切设计,施工
深基础包括有柱、墩、沉井、地下连续墙等。浅基础按使用材料的不同, 可分为柔性基础或弹性基础和刚性基础。柔性基础和弹性基础均以采用钢筋砼为主, 柔性和弹性采用何种设计理论及配筋量不同, 柔性基础的配筋量大于弹性基础的配筋量。刚性基础主要有砼基础、毛石砼基础、砖基础、毛石基础、灰土基础等, 均无配置钢筋抵抗变形拉力。浅基础的地基又可分为天然地基和人工地基。天然地基为基础持力层直接落于天然老土层或岩石上。人工地基为基础持力层无法直接落于天然老土层或岩石上, 而需要经过处理后才能作为持力层的地基, 如换填、强夯、灰土搅拌等。浅基础是相对深基础而言的, 二者的差别主要在施工方法及设计原则。下面主要浅论天然扩展浅基础的抗冲切设计与施工成本。
1 天然扩展浅基础设计高度与施工成本的关系
施工成本由人工费、材料费、机械费、措施费、管理费等组成。当基础底面积确定后, 冲切承载力取决于基础高度, 基础高度越高冲切承载力越大, 施工成本越高。刚性基础即根据上部的荷载大小与地基承载力确定基础底面积, 基础高度按刚性角或基础台阶高宽比确定, 具体执行GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》。因刚性基础的材料的抗冲切拉应力强度较低, 若上部荷载稍大时, 基础高度将较大, 施工成本也随之较高。柔性或弹性基础的底面积也是根据上部荷载与地基承载力确定, 基础高度也取决于抗冲切承载力。冲切力越大基础高度越高, 成本也就越高。柔性或弹性基础高度按规范的冲切公式确定。
2 柱下独立基础抗冲切破坏机理
按规范规定柱下独立基础、筏板基础与条形基础高度分别采用不同的设计方法。柱下独立基础的受冲切机理:柱下独立基础在柱中心荷载F (KN) 作用下, 如果基础高度不足, 则将沿着柱周边 (或阶梯高度变化处) 产生冲切破坏, 形成与底面夹角为45°的斜裂面的角锥体 (如右图) 。因此, 由冲切破坏锥体以外 (AL) 的地基反力所产生的冲切力 (FL) 应小于冲切面砼的抗冲切能力。
对于矩形独立柱基础, 柱短边一侧冲切破坏较柱长边一侧危险, 所以一般只需根据柱短边一侧冲切破坏条件来确定底板厚度, 即求矩形截面柱的矩形基础, 应验算柱与基础交处 (如下图) 以及基础变阶处的受冲切承载力。按式FL≤0.7βhpftαmho验算。
3 按规范的方法计算抗冲切承载力确定基础高度砼无法充分利用
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002规定根据受冲切机理及规范规定分析, AL范围地基反力产生的冲切应力为与底面成45°角的拉应力。规范仅考虑由冲切面砼来承冲切拉应力, 而砼的抗拉强度ft又很低, 若在柱中心荷载很大的情况下, 套用FL≤0.7βhpftαmho计算, 势必造成基础厚度很厚, 特别是在地基承载力较高 (如岩石层) 的情况下, 多层或小高层较多设计成独立柱基础, 经常出现基础厚度超过一米, 这种持力层落于坚硬土层或岩石上的多层或小高层的独立柱基的砼仅在冲切面才能充分利用。在其他位置均无法充分利用, 对施工的经济成本及工期而言均不太合理, 在坚硬土层或岩石层上凿出基坑, 效率低、工期长, 若受自然因素影响 (如下雨) 基坑又需要抽水, 成本就更高。所以, 在坚硬土层或岩石层上, 基础高度越小经济成本及工期成本越低。若能考虑在受冲切面配置一些抗冲切拉应力的钢筋, 那么基础的厚度就能大大减少, 又能充分发挥钢筋抗拉与砼抗压材料强度的优势, 并达到节约施工经济成本及缩短工期的目的。
4 独立柱基抗冲切受力的破坏特征与梁抗剪的相似性及计算公式套用建议
独立柱基受冲切的破坏形式与梁的受剪破坏形式极其相似, 破坏时均产生斜裂缝。若在可能出现斜裂缝的位置配置一定数量的钢筋来抵抗冲切拉应力, 这些钢筋与可能出现的斜裂缝相互垂直, 如下图, 基础厚度按规范规定最小厚度。公式参照受剪弯起钢筋的计算公式。
因抗冲切公式的amho为抗冲切面面积, 0.7为角度系数, βhp为受冲切承载力截面高度系数 (09~1.0) ft为砼轴心抗拉强度设计值。整个公式的物理力学意义为受冲切面的抗冲切拉力的设计值。受剪弯钢筋的抗剪拉力公式0.8fyAsSina, 0.8为弯起钢筋受剪承载力的折减系数, 与βhp相似;Sina弯起钢筋的角度与受冲切承载力公式的0.7相似。fyAs为受剪面钢筋的抗拉强度, 与amho相似。从扩展基础的受冲切破坏机理至设计计算均与梁的抗剪非常相似, 仅名称与代号不统一而已, 因此, 认为要充分发挥材料强度优势, 天然扩展浅基础在设计基础高度时, 在受冲切面配置一定数量的钢筋来抵抗冲切拉应力, 计算时套用梁抗剪的弯起钢筋计算公式可减少基础高度, 达到降低工程造价, 缩短工期等目的。
5 设置抗冲切钢筋达到节约施工成本及缩短工期的实例分析
案例一:某工程地上六层下地一层地下室为消防水池、水泵房, 采用柱下独立基础, 独立柱基面设置钢筋砼梁式筏板基础, 筏板厚度300, 砼强度等级C30, 梁式筏板基础仅受构件自重及地面载。独立柱基平面如下, 柱截面尺寸均为600×700, 基础的单个最大荷载为作用在柱底的荷载效应基本组合设计值:
中心竖直荷载F=5 2 5 7.1 4 K N, 力矩M=2 8 0 0 K N.M, 基础尺寸为4600×3300×300~1100。验算抗冲切, 并进行造价工期等比较。
若采用配置适量钢筋与冲切面垂直位置基础边缘厚度以满足规范的最小要求200, 柱边厚度选用400。计算配筋设置如前所述, 再进行验算。配置12 25。
公式套用弯起钢筋抗剪承载力:
满足要求。
根据以上的计算结果进行造价比较:
(1) (开挖深度减少700, 开挖工程量减少4.8×3.5×0.7=11.76
(2) 砼量减少, 修改前砼体积:
修改后砼体积
砼体积减少9.39-4.24=5.15m3。参照该工程所在地的定额C25砼298元/m3, 节约砼造价为5.15×298=1543.7元。
配置抗冲切钢筋增加工程造价每根钢筋该长度0.35×1.41=0.5。
0.5×48=24m×3.85=92.4kg, 参照该工程所在地的定额每吨钢筋为4000元, 92.4×4=369.6元
仅砼体积减少节约的造价远多于增设抗冲切钢筋增加的造价而且土石方开挖量减少工期也缩短, 特别是遇到石方造价及工期就节约及缩短更多若遇到地下水那就更可观。
案例二:某工程的其中根柱截面300×400, 作用在柱底的荷载效应基本组合设计值:中心竖直荷载F=700KN力矩为M=80KN.M基础底面积尺寸为2.2×1.6试按砼基础及钢筋砼基础确定基础厚度并进行造价工期等比较。
可采用砼基础查规范C15砼基础宽高比为1:1.25基础每边伸出柱的宽度为900, 既基础高度为1125取1200采用三个台阶如下图
若采用C20配HPB235钢筋砼基础验算, 基础也采用阶梯型。
a柱边基础截面抗冲切验算, 初步选择基础高度h=5 0 0从下至上分:250mm, 250mm, 两个台阶。ho=450mm at+2ho=0.3+2×0.45=1.2m<b=1.6m。取ab=1.2m
抗冲切力:0.7βhpftamho=0.7×1.0×1.1×103×0.75×0.45=259.88KN>FL=158.22KN满足要求
b变阶处抗冲切验算:
冲切力:
配筋计算得基础长方向配11φ14, 短方向配13φ10。
基础工程量
仅将节约的砼与增设的钢筋相比, 已较为显著, 且还应考虑土方或石方开挖深度减少700的费用及工期缩短。
6 建议与探索
综上所述, 在配置抗弯钢筋的独立柱基考虑抗冲切时, 在可能产生冲切破坏位置配置适当钢筋, 可充分发挥钢筋的抗拉强度, 避免砼抗拉强度低而承担拉应力, 以达到减小基础高效, 节约工程造价及缩短工期的目的。同理无筋独立柱基在基础底配置适当的抗弯钢筋, 也是发挥钢筋的抗拉强度优势及避免砼抗拉强度不足。将无筋独立柱基改为基底配置抗弯钢筋的独立柱基, 规范已有明确的设计方法及计算公式。而将基底已配抗弯钢筋的独立柱基再独增配抗冲切钢筋, 目前规范还没有适合的计算公式。若日后在大量的科学研究及实践中, 配筋天然扩展独立柱基的抗冲切设计真能如上述所假设分析的方法, 那将更能发挥各种材料的优势, 更符合地基基础设计的原则及国家的技术经济政策“节约资源、技术先进、经济合理”
参考文献
[1]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.中国建筑工业出版[S], 2002.
[2]赵晓华主编.土力学与基础工程.武汉理工大学出版[M], 2004.
[3]程文主编.混凝土结构设计原理.中国建筑工业出版社[M], 2005.
扩展语句 教案教学设计 篇4
扩展语句
第一课时
一、考点解说
1、考纲要求
扩展语句，是年列入《考试说明》的，并在该年第五大题中出现。虽然此后连续四年在全国卷中“轮空”，但由于它的考查功能比较全面，重视考生语言表达的基本能力，所以，我们很有必要认真研究这种考题的解答注意点，以减少答题失误。
2、什么叫扩展语句?
就是通过遣词造句将几个词语或一个简单的句子加以丰富、完善，或语言表达更生动形象，或理论论述更加严谨。
举个例子，比如说你正从饭厅出来，同学问你：“吃饱了吗?”你可以回答：“吃饱了!”也可以回答：“我吃了三块肉饼，还有一碗肉丝面，吃得太饱了!”这后一种回答就是把“吃饱了”这句话扩展了。
二、扩展语句的命题形式。
(一)话题阐发式
1、无条件限制扩展。
例：扩展下面句子，使其具体、生动、丰满。
翠鸟飞走了。
2、有一定条件限制的扩展。
例：以“生活犹如水一样”为起始句写一段话。(不少于70字)
(二)情境限制式
(三)补充空白型
三、主要探讨一种题型的解题方法。
(一)出示题目，同学试做。
例：2000年全国高考试卷，根据下列两种情景，以“歌声”为重点，分别扩展成一段话。每段不少于30个字。
情景一：毕业典礼上同学们歌声
情景二：考试前夕我歌声
(二)讨论高考中学生句子。明确做此类题目的要领。
例句：(1)明天就要考试了，我躺在床上，我不怕考试，并唱歌鼓励自己。(字数不足)
(2)考试前夕，我精神十分紧张，汗珠从额头渗出，顺着脸颊流下来，这时我听到了歌声。(喧宾夺主)
(3)歌声满载着同窗三年的友谊，充满了教室，不用言语，只用旋律表达了一切。
请学生试打分。然后讨论题干意义。
一、明题干要求。
1、根据下列两种情景
时间空间等背景，很多时候，所谓情景就是对扩展对象出现的时间空间作出限制，如“毕业典礼上”“考试前夕”
另外的情景则限制了其他内容如：
根据下列两种情景，以“起跑线”为重点，分别扩展成一段话，每段不少于30字。
田径场上
人参某阶段
根据下列两种规定情景，以“风”为中心，分别扩展成一段话，每段40字左右。
自然界
社会上
社会风指社会上的各种流行风腐败风等，限制了扩展重点的比喻意义。
2、扩展重点
以“歌声”为重点，不能喧宾夺主。
那么如何突出这一重点呢?有两种可行的方法，可以防止重点转移。第一：让这一名词作句子的陈述中心，也就是作主语，然后在内容上强调它的重要作用。
第二种方法，这就是让这一名词作宾语，然后再解释宾语，这实际上还是让它作后面句子的主语。
如情景二，我们就可以说“考试前夕，从窗外传来了一阵优美的歌声，它使我紧绷的神经渐渐放松，坦然中增添了几分自信。”
3、不少于30字--字数限制
少三字扣一分。40字左右。也不是就多多益善，言多必失嘛。
二、内容合理。
展评内容不合理的例句。
明确所写内容要和情理。在内容上或发挥想像，合理创造，或进行联想，发散思维，或设身处地，感悟情境。
这个要求不难达到，一带而过。
建议：主动在扩展中表达一个中心或创设一种氛围。其它注意
点同定向连缀。
例句，以“魅力”开头写一段话。
例一：演讲大师潇洒的手势，魅力是蒙娜丽莎迷人的微笑;魅力是迈克尔乔丹的临空灌篮，魅力是巴蒂斯图塔的飞脚抽射;魅力是白石老人的虾，魅力是悲鸿先生的马。
例二：
魅力是苏东坡高唱“大江东去”，魅力是李清照低呤“寻寻觅觅”;
魅力是球王贝利灵巧的脚，魅力是拳王泰森刚劲的拳。
三、形式漂亮。
句子好不好，关键看表达形式。
1、选择一定的表达方式
或记叙或抒情或描写或议论
根据具体重点的性质，比如歌声--抒情(描写)
社会上的风--记叙、议论
将“燕子飞翔”扩展。
(1)叙的方式扩展。
(其特点是，介绍事物的概况，无细节描写。)
在风雨到来之前，天气闷热，觅食的.燕子，一边欢快地叫着，一边在低空飞翔着。
(2)方式扩展。(其特点是，能反映出事物具体情形，如形、声、色、动态等)。
天空象罩着厚重的灰幔，树叶无精打彩地垂着头。这时，一只燕子一下子似流星掠过地面，一下子又箭一般射上天空，欢快地叫着，飞翔着。
(3)论的方式扩展。(其特点是，语句中有观点，有分析判断。)
物竟天择，适者生存。在暴风雨来临前的闷热时刻，一切生灵都热得难挨，可燕子却欢快地叫着，飞翔着。
(4说明方式扩展。(其特点是，用平实的语言介绍情况。)
潮湿闷热的夏季，暴风雨到来之前，有翅目昆虫多在低空活动，这时是燕子觅食的最好时机，因而燕子也多在低空飞翔。
(5抒情方式扩展：(其特点是，语句中包含有较强烈的感情。)
那白色的肚皮，昭示着燕子的高洁;那长长的翅膀，显示着燕子搏击的力量，让我们忧郁的灵魂也随着欢快的燕子飞翔吧
就如拿到作文题后你会选择什么样的文体一样。
2、使用恰当的修辞方法
有的明确要求使用某种表达方式或某种修辞方法。
即使没有特殊要求，在表达上要充分使用多种表达方式和多种修辞手法以收到加强表达效果的作用。比喻、拟人、排比等
对“歌声”进行扩展：如情景一，我们就可以扩展成：(大屏幕显示)“毕业典礼上，同学们激昂的歌声从心中飞出，每一个音符如一声声进军的号角，令人振作，催人奋进。”这里“歌声”作了主语，它的作用是“令人振作，催人奋进”。
例一：
歌声像长了翅膀一样，从教室飞出，飘过树林，一直传到
很远的地方。
歌声舒缓、悠扬，从音乐教室飘出，如轻风，如泉水，如
溪流，一直传到很远的地方。
像小溪，像轻风，像流云，穿过树林，掠过村庄，飘过山
冈，这悠扬的歌声一直传到很远的地方。
3、选用合理句式
4、安排好层次关系
先说什么，再说什么，最后说什么。
提醒：注意卷面整洁。
板书设计：
明题干要求
让内容合理
1、选择一定的表达方式
2、使用恰当的修辞方法
使形式漂亮
3、选用合理句式
扩展基础设计 篇5
宝信基础能源管理平台基于上述关键技术, 为提供可配置体系、增强系统集成性、提供可配置的报表体系、基于时间粒度的复杂性周期管理、多手段保证数据准确、建立插件式软件架构提供全套解决方案。
3 . 1提供可配置体系
提供高度自治的可配置体系,减少对外围系统的依赖,缩短实施周期。通过平台剥离了对SCADA系统的依赖,引入了计量点层级及其相关属性,在不影响计量点之后数据流转的前提下配置仪表改造施工进度,分步骤绑定仪表信号点和管理系统所需的计量点,并调整计量点属性由手抄变为上传,实现了手抄与仪表自动上传的无缝切换。计量点可以独立于现场建设或改造进度,保证过去、现在和将来数据的准确性,满足企业常见的组织机构调整、管道改造、仪表改造、产能扩充等变更需求,大大减少重复工作。
图2示出了平台最基础的可配置标准数据单元,该数据单元包括单元( 表示企业 - 分厂工序 - 生产单元的 多级属性 结构或成 本中心等) 、能源介质和能源属性( 如生产、消耗、损失等) ,通过标准格式存储来自不同系统( 如SCADA,ERP,MES等) 的各类实绩、计划等,基于此数据单元,还可以便捷地实现各类指标的对比和对标。
3 . 2增强系统集成性
为了解决接口繁多和数据来源不稳定问题, 要求平台增强系统集成性。系统集成需要考虑以下2点:
( 1) 尽可能提供分布式架构。通过SOA,独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言,实现异构平台与系统间的数据交换。
( 2) 提供标准化系统接口。根据可配置能源管理标准数据单元,实现数据格式化,并通过数据转换建立有效的映射关系,进而将其他系统的数据纳为己用。在此基础上,对于常规的电文交换或数据库直连等方式,进行可配置的数据转换,减少接口变动和增减时对系统运行和设计的影响。
平台通过数据通信技术的底层协助初步处理不同通信方式、不同协议的通信数据,通过数据转换中心将不同格式的数据根据标准的元数据类型转换成系统所需格式,通过数据交换中间件满足不同的应用程序和不同数据库之间的稳定通信需求,最终实现将不同的平台、规格、建设时期、技术规范下的各类数据转换为平台可识别的数据,同时能保持系统底层稳定性,从而增强系统集成性。
在基础能源管理平台中,实现了一种典型的系统接口集成方案( 如图3所示) ,其中,通信适配器解析不同通信方式或协议下的数据,通过数据转换中心转换为平台支持的基础数据格式,数据库访问组件支持对不同类型关系数据库或实时数据库的访问,系统应用业务通过对数据的处理以公共服务的方式发布给外部系统,服务遵循一定的命名规则。由此,平台能够将多个系统的数据转换为所需,并进行计算、统计、分析以及逆向式数据发布。
通过SOA可以实现不同企业间上层业务的直接交互,使得系统间能够忽略架构、接口方式的差别,获得更大空间,减少双方频繁的数据同步和解析。对于平台需要处理大量异构系统接口的情况具有更加重要的意义。
3 . 3提供可配置的报表体系
能源报表需要能够实时、准确地反映企业供需现状,能够通过公式、单位等数据加工和汇总等建立衡量企业运转状态的指标体系,用户能够在项目期以及项目结题后参与报表的定制和变更流程。
报表设计包括表单布局和数据处理两部分。表单布局决定数据的展示结构,最终目的就是为企业提供易用、直观、清晰的数据视图界面; 数据处理用来维护报表的数据项目,在日常处理中, 数据处理主要包含累计、趋势、极差等多种运算和处理。
为了解决报表类型复杂、数量繁多问题,基础能源管理平台的报表管理采用了基于Excel模板的报表管理方式,该方式基于解析处理Excel模板的报表引擎( 如图4所示) ,企业报表编制人员通过编制模板、上传模板、配置页面就可以方便地新建、更新或维护在线报表。
在在线报表数据处理中,平台为可配置项目制定了统一公式,可以根据可配置能源管理标准数据单元ID结合报表上下文( 如时间粒度、时间等基础查询条件) 从数据库中提取数据。这个过程隐藏了数据库操作的细节,报表编制和维护人员只需了解业务就可以设计报表,对于报表中出现的累计、折算及其他公式等,系统都做了统一的规定和封装,只需了解业务,就可以定制报表。
3 . 4基于时间粒度的复杂性周期管理
时间粒度是指管理粒度在时序上的体现,反映了系统的管理精细度和层次,是企业能源信息管理的基础元素。时间粒度是为了解决复杂周期性管理问题引入的概念,数据只有与对应的时间粒度相结合才具有分析价值,时间粒度通常包括小时、日、周、旬、月、季度、年等。根据不同管理思想和阶段对数据时间粒度的不同要求,可以准确细致地分析数据趋势,进而执行决策。
时间序列是时间粒度在时间维度上的顺序体现。通过对时间粒度进行划分,指定统一的时间序列对所有数据进行管理,决定系统所有时间粒度的运行轨迹。其简单的数据结构为
时间序列: ( 时间粒度,时间,起始时间,结束时间)
这种结构使得在不同的时间粒度间进行换算、累计时变得相对容易; 最重要的是,它能够几乎无限地表示各类时间粒度,并运用到计算中使得不同时间粒度上的计算具有可配置性。如假设某厂的每日工作时间为每日早8时到第2天早8时,经过分析可以得到每天的时间序列为
默认日: ( 日,2013-02-20,20130220080000, 20130221075959 )
同时,假设每月的结算时间为每月的1日到下月1日,则可以通过日相对月的起始时间和截止时间进行匹配,进而得到本月所有默认日序列列表。当需要通过日数据累加得到月数据时,可以计算日序列数据后进行加和得到月数据,无需额外的编程支持。同理,还可以方便地追溯当日的月累计或者年累计数据。通过无缝的时间粒度定义和序列自动维护,能够实现复杂可变的周期管理的目的,满足不断细化的管理粒度需求。企业在遇到管理周期变更、管理粒度细化时,软件可以自适应而无需重建或变更。
时间粒度在系统搭建之初作为最基础的数据元素进行配置,时间序列基于时间粒度可配置化生成。平台提供了基于不同数据源、不同时间粒度间的统计关系的维护界面,并依托计算中心对这些关系所包含的数据进行加工处理,使得客户关注的不同数据源、不同管理粒度的数据能够被准确计算。这样一系列的流程使得客户可以根据自身管理粒度设定时间粒度,根据管理周期配置时间序列,从而使得复杂周期管理问题可以通过配置化手段解决,避免了周期变更引起的大量重构工作。
3 . 5多手段保证数据准确
计量数据的准确性是所有基础能源分析和统计的基础,为此,平台提供了多种手段保证计量数据准确性。例如: ( 1) 根据仪表设置情况,优先使用准确和先进的仪表,并通过虚拟等方式构建网站,以此部分替代难以计量或陈旧的设备; ( 2) 在计量数据采集层面提供有效控制,及时进行调表、漏采、跳变等异常情况的处理和预警; ( 3) 建立有效的能源平衡方程[5],通过有序的数据分层算法,对各级别计量数据进行数据显著性误差检测,并提供科学的数据校正。
在保证基础数据准确的基础上,提供可配置的数据分析方法,以多种方式展示数据的关联性和趋势,直观体现各类能耗数据,并支持用户选择性地对部分数据进行组合和变换后进行观察。通过可维护的对比方式,在查看数据时,可自定义多个目标( 如实绩、计划、环比量、第3方对标量等) 进行对比。图5示出了宝信基础能源管理平台中的关联式数据视图,通过复选即可添加额外的对比曲线,达到一目了然的分析目的。
3 . 6建立插件式软件架构
应用框架通过建立可重用和可扩展的基础架构,可以大规模缩短大型应用软件系统的开发周期,提高开发质量,而通过设计插件式软件架构,意味着在不推倒原有系统的情况下,可以进行新的功能集成或原有功能替换和变更。通过插件式的更新和部署,能够减少软件项目整个生命周期上的风险性,甚至可以实现功能点的热插拔,减少项目双方的投入成本,形成共赢局面。
4平台应用
宝信基础能源管理平台已广泛应用于河北前进钢铁集团有限公司、唐山东华钢铁企业集团有限公司、湖北兴瑞化工有限公司、阳谷祥光铜业有限公司、包头钢铁( 集团) 有限责任公司等能源项目中,获得以下良好效果:
( 1) 缩短产品发布周期。各现场在合同技术附件签订的功能模块各不相同,平台支持按需打包、配置化装配,并结合权限管理,可以用更短时间完成安装包制作,提供一键安装,避免繁琐的安装部署工作。
( 2) 缩短实施周期。提供大量配置化功能模块和工具,能够无编码化满足不同项目的管理需求,大大减少了开发工作量,实施人员能更加专注用户本身的业务,不羁绊于外围系统建设进度,更加集中高效、有条不紊地分步完成实施工作。
( 3) 增强数据权威性。完备的数据异常处理机制、清晰的数据加工流程、可靠的计算中心保证了数据准确性,增强了数据权威性。
( 4) 优化能源生产。通过对不同时间粒度上的再平衡,能够有效检查显著性误差,通过数据校正技术,对能源生产和消耗数据进行真实管理。通过适当的数据拟合和平衡方程,建立企业能源预测机制,进行超短时数据预测[6],减少能源在生产 /转换 /使用等过程中的放散和损失,促进合理利用,优化生产效率,实现节能和环保目标。
( 5) 更好地支撑能源决策。对企业的主要耗能工序、重点用能设备等能耗大户进行有效跟踪,结合企业生产计划为企业制定合适的能源政策提供支撑。通过有效的数据分析和综合处理, 建立公司各方面的能耗指标体系,与国内外同类企业进行对比,发现差距,找出问题,更好地支撑能源决策。
( 6) 实现能源价值流管理。通过建立有效的能源单价管理体系,跟踪国内外能源市场的变化,并实时反馈到能源系统中,直观地从价值方面为企业生产决策提供依据。
( 7) 提升用户满意度。用户通过产品培训可以尽早介入到系统中,并在项目实施互动过程中不断提升对产品的认识,熟练掌握各种满足需求的配置场景、不同模块的实施技能和工具的使用方法等,系统的掌控能力逐渐从实施人员手中移交给用户,用户在项目交工后能独立自主地扩展系统、满足持续变化的能源管理需求。用户对系统的参与度、认可度和满意度相对以往有很大程度的提升。
5结语
宝信基础能源管理平台解决了传统能源系统建设过程中存在的典型问题,并以其良好的可扩展性、易用性、易维护性获得了用户的广泛赞誉,是企业实现绿色制造的睿智选择。
摘要：针对钢铁企业基础能源管理系统存在的实施周期长、接口复杂、报表繁多、数据准确性较低、灵活性较差、难以扩展等问题,并为满足管理粒度精细化要求,上海宝信软件股份有限公司开发了一种灵活可扩展的基础能源管理平台,采用基于SOA模块可插拔开发平台技术、接口配置化技术、智能数据处理中心技术、数据一致访问技术、敏捷报表引擎技术、页面在线设计和动态载入技术,实现系统灵活可扩展、主流接口无编码化、数据权威可靠、报表简易、页面可扩展易维护。平台投入使用后,能缩短实施周期、增强数据权威性、更好地支撑能源决策、实现能源价值流管理、提升客户满意度。
扩展基础设计 篇6
桥梁的基础可采用扩展基础或深基础,虽然扩展基础的造价比深基础的造价相对便宜20%,然而,因担心扩展基础比深基础更易产生沉降,而没有大量使用扩展基础。实际上,一些学者的研究表明,两者的沉降相差很小[2]。这种担忧主要是因为,扩展基础的设计一直延续着一些早期经典的公式图表,它们多数过于保守且差异性较大[3]。
笔者导师曾在FHWA的资助下开展了五个扩展基础上的载荷试验[2],试验中多个因素干扰了原始数据,受限于当时的认知水平,对扩展基础下土体的蠕变行为并未能给出一个科学合理的分析判断。
蠕变试验本身是一个极其耗时耗精力的试验,在室外因种种客观条件(如人员轮班熬夜、野外电力供应)而较难开展,自Casagrande and Wilson[4]第一个开展室内蠕变试验以来,大多数学者[5,6,7,8,9,10]都选择在室内进行蠕变试验,因此原位试验(原始)数据尤其珍贵,很值得学习研究。
笔者在其博士论文[1]中提出一个新的广义模型表征岩土体的时变行为,包含蠕变、固结、循环、松弛等。现在借此模型对这几个扩展基础载荷试验的原始数据再分析,揭示试验中土体的蠕变行为。
1 载荷试验
1.1 简介
载荷试验布置在位于德州A&M大学湖边校区的国家岩土实验场地的无黏性土(砂土)场地[11],共建造了五个方形扩展基础,埋深均为0.76m,厚度均为1.2 m,宽度分别为1 m,1.5 m,2.5 m和3 m,其中3 m的扩展基础有两个,以所在方位相对南北来区分,如3 m扩展基础(南)。试验中使用了相互独立的两种设备记录扩展基础的沉降,设备一为LVDT位移传感器,设备二为埋在基础两倍宽度的深度处的沉降观测仪。土体参数及试验搭建的更详尽描述,请参阅文献[1]。
1.2 试验加载方案
各扩展基础上载荷试验的加载方案见表1~表3(限于篇幅,只列出了三个),从表可以看出,每个扩展基础上载荷试验中的荷载增量大多时候都是恒定的。因LVDT位移传感器行程的限制,试验中都有1~2次卸载-再加载,然而,以当时对蠕变的认知水平,没有意识到它对土体蠕变行为的影响。此外,除却在某一(或两)级荷载水平下的蠕变观察时间为24 h,在每级荷载水平下蠕变观察时间几乎都为30 min,后续的分析中会发现,如此不等且差异很大(24 h/30 min=48倍)的蠕变持续时间也将影响到土体的蠕变行为。
2 模型
应用的模型具体表达式如下。
式(1)中,变形(沉降、应变等)s1一般选定为当前选定的荷载水平下蠕变1 min(t=1 min)后相对于试验最开始的变形s。s1和t1是选定的参考量,使得模型中的指数n无量纲化。后述的试验数据将表明,n值并不依赖于这两个参考量,因为将模型绘制在双对数轴上,是一条直线,其斜率为n,参考量的变化并不会改变直线的斜率。
3 结果与讨论
在开始分析试验数据之前,有必要指出,当已经完成了1 m扩展基础的全部试验过程、1.5 m扩展基础的全部试验过程、2.5 m扩展基础的部分试验过程和3 m扩展基础(南)的部分试验过程,试验人员才发现试验中所用的木制反力梁因自重也在蠕变,因此干扰了已采集数据中土体的蠕变行为,后续的2.5 m扩展基础的余下试验过程,3 m扩展基础(南)的余下试验过程和3 m扩展基础(北)的全部试验过程,改用铁制反力梁。
在分析原始数据时发现,可以用沉降观测仪来修正LVDT测得的蠕变数据,这是基于假定(工程上经常做这个假定)基础两倍宽度的深度处的土层并未受到荷载的影响,因此不会有任何的沉降或变形。图1是2.5 m扩展基础载荷试验更换反力梁前后(木制换为铁制),两种沉降测量设备所测得数据的对比,论证了前述处理方法的可行性。但因为1 m扩展基础和1.5 m扩展基础的试验全程都是使用木制反力梁,缺乏参照物对原始数据进行修正,按此方法只修正了2.5 m扩展基础和3 m扩展基础(南)受影响的那部分数据。
3.1 荷载沉降曲线
各扩展基础的荷载沉降曲线如图2~图4,连接每一个荷载水平下蠕变30 min后的点会形成一条曲线,即,“30 min蠕变曲线”,然而,因为荷载的施加是通过人工手动摇动油气泵,很难获得连接每一个荷载水平蠕变即将开始瞬间的点会形成“0 min蠕变曲线”,试验数据中用“1 min蠕变曲线”近似代替。
因为试验中土体是渐进地破坏,扩展基础的极限承载力取累积沉降量对应十分之一基础宽度的数值,图2中的Qu为极限承载力所对应的(工程设计所用)土体能够承受的极限荷载,对图3和图4,试验中出现的最大累积沉降量远小于十分之一基础宽度,Qu通过外插得到。
3.2 应变时间曲线
各扩展基础载荷试验中的应变时间曲线经本文提出的模型处理后,绘制在双对数轴上,如图5~图7(限于篇幅,仅随机显示一部分)。和笔者博士论文中提到的所有涉及到岩土体时变行为的数据一样,无论荷载水平的高低,图上皆为直线,但是,n值波动性较大。
3.3 n值载荷水平曲线
利用模型分析数据得到的斜率(即,n值),可绘制n值荷载水平曲线。为了方便地比较不同扩展基础上荷载试验的数据,将各施加载荷与各扩展基础极限承载力对应的极限荷载进行归一化处理,如图8~图10。
在其他各类数据中发现[1],n值基本上不依赖应力(或荷载)水平,即,n值在不同荷载水平下差异不大,此处,图8~图10似乎并不支持此发现,这是因为三类因素扰乱了试验原始数据,干扰了对土体蠕变行为的认知,它们分别是:(1)木制反力梁在自重下的蠕变;(2)卸载-再加载;(3)不等的蠕变观察时间。
木制反力梁的影响,在前文表述过,可在假定两倍扩展基础宽度深度处土层无沉降的前提下,通过沉降观测仪对数据进行修复。
土体蠕变其实是积累应变的过程,卸载-再加载(因回滞圈的存在)在释放应变能也在积累应变,自然地减少了紧接着卸载-再加载之后荷载水平的蠕变变形量(也就降低了n值),但这个影响,随着荷载水平逐渐增加(远离了卸载-再加载)是逐渐减弱的(n值逐步恢复)。更精确地,蠕变和卸载-再加载之间能够建立公式,表征两者在累积应变量上的等同关系,超出了本文范畴,详见文献[1]。
前述载荷试验中的荷载增量是几乎恒定的,因此在某级荷载水平下蠕变了24 h,在一级荷载水平下仅蠕变了30 min,该荷载增量是无法将荷载沉降曲线从“24 h蠕变曲线”带回“1 min蠕变曲线”上,因此低级荷载水平下的过长时间的蠕变削减了高一级荷载水平下的蠕变,和卸载-再加载现象类似,随着荷载水平的继续升高,该影响在减弱。因此,对于荷载增量加载方式(比如,室内一维固结试验)的蠕变试验,建议每级荷载水平下蠕变观察时间保持一致;对于恒定应变率加载方式(比如,室内三轴试验)的蠕变试验,各应力水平蠕变观察时间可以确保将应力应变曲线带回原始曲线(即,没有蠕变时的曲线,或者本文中“1 min蠕变曲线”),更具体的讨论和实例,参阅文献[1]。
剔除了受上述三个因素影响的数据后,n值荷载水平曲线如图11,此时发现,n值果然基本独立于荷载水平。再结合前述,n不依赖于模型的参考量,使得n可以被看作土的表征蠕变行为的一个特性指标。
4 结论
运用一个新的模型再分析了五个扩展基础上的载荷试验,着重揭示前人无法解释的土体的蠕变行为,结论如下。
(1)本文模型能够表征扩展基础载荷试验下土体的蠕变行为。
(2)经模型变换后的蠕变试验的应变时间曲线在双对数轴上是一条直线,其斜率为模型的指数n,且因它是一条直线,n的取值与模型的参考量无关。
(3)载荷试验下土体蠕变行为的原始数据受到木制反力梁的自重蠕变、卸载-再加载、不等的蠕变时间等三类因素的干扰,当剔除这些干扰后得到的n值荷载水平曲线支持n值与应力水平无关的观点,n可被看作表征土的蠕变特性的一个指标。
(4)蠕变和卸载-再加载都和应变相关,当卸载-再加载消耗了应变能,其后的荷载水平下的蠕变试验累积变形减少(n值减小),但这个影响不能持续。
(5)低荷载水平下较长时间的蠕变行为会削弱高一级荷载水平较短时间内蠕变变形量。
参考文献
[1] Bi G.A power law model for time dependent behavior of soils.Texas A&M University,2015
[2] Briaud J L,Gibbens R.Large scale load tests and data base of spread footings on sand.Report No.FHWA-RD-97-068,1997
[3] Gibbens R M.Load tests on five large spread footings on sand and evaluation of prediction methods.Texas A&M University,1995
[4] Casagrande A,Wilson S D.Effect of rate of loading on the strength of clays and shales at constant water content.Geotechnique,1951;2(3):251-263
[5] Bishop A W.The strength of soils as engineering materials.Geotechnique,1966;(16):91-130
[6] Singh A,Mitchell J K.General stress-strain-time function for soils.Journal of Soil Mechanics&Foundations Div,ASCE,1968;94(SM1):21-46
[7] Campanella R G,Vaid Y P.Triaxial and plane strain creep failure of an undisturbed clay.Canadian Geotechnical Journal,1974;11(1):1-10
[8] Nelson J D,Thompson E G.A theory of creep failure in overconsolidated clay.Journal of the Geotechnical Engineering Division,1977;103(11):1281-1294
[9] Adachi T,Takase A.Prediction of long term strength of soft sedimentary rock.Proc Int Symp on Weak Rock,Tokyo,1981:21-24
[10] Hunter G,Khalili N.A simple criterion for creep induced failure of over-consolidated clays.Pro Geo Eng 2000 Conference,Melbourne,2000
扩展基础设计 篇7
在由抗冲切验算确定了基础高度以后,若基础高度较大则可能要分成2~3个台阶,每个台阶的高度和宽度一般采用平均分配的办法,这种做法随意性很大,最经济的做法应该是在满足下层台阶抗冲切要求的前提下尽可能将上层台阶的平面尺寸做到最小,这样就能使基础的混凝土量最少。按照作者的所编程序的运算情况来看,一般情况是可以将上层台阶的平面尺寸减小,按作者所编程序可以通过直接求解得到上层台阶的最小平面尺寸,所有大于该最小平面尺寸的尺寸都能满足下层台阶的抗冲切要求,并以MATLAB为平台编制了程序供大家使用。
2 公式推导
按《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)[1]有:
式中,各符号意义见《建筑地基基设计规范》。
对下层台阶进行抗冲切验算,按图1中的尺寸关系,有:
当h≤800mm,βhp=1.0,又有am=bc+2l2+h10=bc+2n1b2+h10。将其代入(1)式中有:
上式为一上层台阶宽度的一元二次方程,由于方程二次项前系数大于零,故方程图像为一下凹的开口向上的图形。经作者反复多次试算,方程有两个实数解,一个为正数解另一个为负数解,负数解没有意义。令(2)式左侧为函数f(b2),一般的f(b2)-b2函数图像见图2,由图像特点可以知道所有大于正数解的基础上层台阶宽度b2的任意取值均能使函数f(b2)的值大于零即能使(2)式得到满足,也即所有大于正数解的基础上层台阶宽度b2的取值均能使(1)式得到满足,该正数解就是能满足规范规定的柱下矩形扩展基础抗冲切要求的上层台阶的最小宽度。
3 程序编制
以MATLAB为平台编制了简易程序,程序如下:
disp('满足抗冲切要求的柱下扩展基础上层台阶最小平面尺寸求解程序')
disp('满足抗冲切要求的混凝土最省的基础长向尺寸依次为mm:');b3,b2,hc,b2,b3
disp('满足抗冲切要求的混凝土最省的基础短向尺寸依次为mm:');l3,l2,bc,l2,l3
4 工程算例
某柱下扩展基础,经计算后作用于基础底面的基本组合值F=1200k N,M=150k N·m,柱截面尺寸为bc×hc=400mm×500mm,基础下设100mm厚垫层,已经求得基础底面尺寸为l×b×h=2000mm×2400mm×500mm,基础采用C25混凝土。求满足规范抗冲切要求的混凝土最省的台阶平面尺寸。
程序运行结果如下:
满足抗冲切要求的柱下扩展基础上层台阶最小平面尺寸求解程序
基本组合下的柱脚轴力k N:1200
相对于基础底面中心的基本组合下的弯矩 k N·m:150
偏心方向基础底面尺寸 m:2.4
非偏心方向基础底面尺寸 m:2.0
偏心方向柱截面尺寸 m:0.5
非偏心方向柱截面尺寸 m:0.4
混凝土抗拉强度设计值 N/mm^2:1.27
基础高度 _ 注：按两阶计算m:0.5
保护层厚度 mm:40
满足抗冲切要求的基础最上层台阶长向尺寸为 mm：
满足抗冲切要求的基础最上层台阶短向尺寸为 mm：
冲切力为 k N:
抗冲切力为 k N:
满足抗冲切要求的混凝土最省的基础长向尺寸依次为 mm:
满足抗冲切要求的混凝土最省的基础短向尺寸依次为mm:
5 结论
1)该方法简单直接,运用程序可很快得到结果,手算时解一元二次方程也能很方便的得到结果;
2)若能将其编入工程设计软件,将能减少基础混凝土用量,从而达到降低工程造价的目的。
参考文献
[1]GB50007—2011建筑地基基础设计规范[S].
新型扩展通道方舱的设计 篇8
方舱医院系统通常采用通道形成闭式系统部署。 我军自主研发的一代和二代方舱医院系统的通道均采用的是可伸缩式通道篷结构, 即固定方舱一侧附带与之相连的伸缩式通道篷。 通道的宽度为1 400 mm、 长度为1 000~1 500 mm可调, 通道篷为单层篷布[1,2,3,4]。 受结构限制, 该种通道的作业面积和空间相对小, 保温性及密封性相对低。 为适应新一代方舱医院系统对作业环境及其他性能等的要求, 急需研制新型扩展通道方舱。
1扩展通道方舱的功能需求及主要技术指标
1.1功能需求
扩展通道方舱用于连接各医疗功能方舱。 扩展状态为医疗方舱系统搭建公共通道平台, 为系统提供主通道及各功能舱连接通道, 使各医疗功能方舱形成闭式系统。 撤收状态为通道篷及其附属装置、活动通道模块及其附属装置、 正压模块等设备设施提供存放空间。
1.2主要技术指标
(1 ) 通道作业面积: 主通道内部宽度不小于2 800 mm, 与各医疗功能方舱的连接通道内部宽度不小于1 300 mm。
(2) 保温性及密封性: 在-41 ℃ 的环境条件下取暖装置在60 min内能使通道内升温至不低于10 ℃ 在46 ℃的环境条件下, 降温装置在60 min内能使通道的温度降至36 ℃以下。
静止展开状态下, 通道内可建立超压≥100 Pa正压防护模块离心风机流量为10.75 m3/min。
2布局设计
2.1扩展通道方舱扩展状态的部署形式
扩展通道方舱由固定方舱、 可扩展主通道活动平台模块、 可伸缩功能方舱连接通道平台及扩展通道帐篷等组成。 固定方舱、可扩展通道平台模块及可伸缩通道平台为通用复合板结构。 扩展通道帐篷主要由可快速连接的帐篷骨架、“外披内挂”式内外通道篷等组成。
方舱医院系统部署时, 扩展通道方舱居中布置主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开。 各医疗功能方舱通过主通道侧面的连接通道与主通道篷连接, 形成闭式方舱医院系统。 扩展通道方舱展开状态的外部布置如图1所示。
2.2通道方舱收拢状态的外部布局
通道方舱撤收状态为标准6 m方舱, 与系统各医疗功能方舱撤收状态的外形尺寸一致。
通道方舱前部设有单独隔间, 最上层安装空调室外机组, 最下层安装燃油暖风机, 分别为通道方舱扩展工作状态提供冷暖风。 中间层设有电源和信号孔口等。
通道方舱后部设后门, 后门两侧设有通风门, 实现新风的“上进下排”, 保证扩展状态通道内的通风换气。 出入门两侧的中下部设有正压防护模块小门, 内设正压防护模块。
通道方舱左、右壁各设有下翻门, 主要用于扩展状态搭建主通道平台。 通道方舱收拢状态的外部布置如图2所示。
2.3通道方舱收拢状态的内部布局
通道方舱撤收后, 主通道的活动平台模块和连接通道平台通过舱内的立体化安装和固定结构固定, 通道平台所需的支撑调平装置、通道篷骨架及通道篷布、 登舱通道踏板等通过舱内的箱体或绑带等装置固定。 通道方舱收拢状态的布局如图3所示。
3关键指标的实现
3.1扩展作业面积及空间
为了提高整个系统通道的作业面积和空间, 改变了原来附着于舱体上的可伸缩式通道篷的设计思路, 确定了将整个通道设计为通道篷, 收拢状态由通道方舱携带的设计思路。 于是, 系统通道的搭建展开形式设计为:扩展通道方舱居中布置, 主通道分别向扩展通道方舱的左右两侧展开, 而后在主通道两侧搭建连接通道, 并据此进行了通道方舱的具体结构设计。
通道方舱左右两侧的下翻板翻转扩展后, 作为主通道平台的第一个平台模块, 其他活动平台模块以此为基础, 分别向左右两侧扩展。 通道帐篷以主通道平台为基础, 搭建帐篷骨架及内外篷布。 主通道活动平台的内部有效宽为2 850 mm, 左、右两侧主通道长分别为8 000、14 000 mm, 通道篷顶高2 500 mm沿高1 900 mm。 与各医疗功能方舱的连接通道由可伸缩连接通道平台及与其一体的辅助支撑机构组成。 通道帐篷一端依托主通道篷骨架, 另一端依托医疗功能方舱的通道门进行连接。 连接通道长在1 300~ 1 500 mm内可伸缩, 连接通道平台的内部有效宽为 (1 350 ±30) mm, 通道篷高1 800 mm。 连接通道在长度及宽度方向的调整量能够满足医疗功能方舱系统展开作业的对正要求。
3.2扩展通道的密封及保温性能
扩展通道和连接通道平台均采用复合板结构每个平台模块之间采用快速定位、 橡胶压倒式密封连接结构及锁紧机构。 主通道各活动平台模块搭接处采用相配合的型材, 内嵌橡胶封条。 相连活动平台模块的中间部位设有快速定位结构, 以保证其边缘快速、准确的对齐及定位, 各活动平台模块两侧下部设有锁紧机构, 将相邻的活动平台模块纵向压紧连接、高度方向与支撑机构连接固定, 如图4、图5所示。 连接通道固定踏板与主通道活动平台模块的连接结构及密封方式采用快速定位机构及内嵌式密封条密封, 固定端两侧采用凸轮锁紧机构与主通道活动平台模块锁紧。
通道篷采用空心双层篷布的结构形式。 外层篷布可实现防雨水密封, 内层篷布可实现防尘及相对气密封。 外篷布与平台通过快速压框压紧密封, 内篷布通过搭扣压紧密封; 连接通道外篷与各功能方舱通道门的左右两侧及顶部采用快速压框压紧密封, 如图6、图7所示。
通道的保温通过2种方式实现: (1) 活动平台选用复合板结构, 厚度43 mm, 传热系数取K复合板= 1.5 W/ (m2·K) [5]; (2) 内外篷布的空心双层帐篷结构, 厚度40 mm, 传热系数取经验值, K帐篷=5.9 W/ (m2·K) 。 设计时, 我们对扩展通道进行了冷热负荷计算, 计算中主要考虑环境温度变化、 通道内的照明设备及人员的散热量、通风换气、缝隙密封不严而引起的热量损失等因素。 根据计算结果, 通道方舱配备了4台15 k W的燃油暖风机和2台7 k W的空调机, 空调机带有5 k W的制热能力。 样舱试制后, 对方舱的高低温适应性进行了试验验证。 结果表明, 所配备的暖风空调系统能够满足整个通道的冷热负荷要求, 达到了规定的指标要求。
为保证通道的气密性, 除可扩展主通道活动平台模块密封结构的设计外, 还为通道配备了三防内篷, 这也是保证通道气密性的主要手段。 此外, 还对通道帐篷的内篷布与主通道平台、 与连接通道平台和与各医疗功能方舱通道门等处的连接, 主通道平台之间、主通道平台与连接通道平台之间的连接, 通道帐篷自身的出入门及通风窗等重点可能泄露的区域进行了优化设计。 试验结果表明, 在扩展通道展开静止状态下, 正压防护性能满足要求。
3.3扩展通道活动平台模块轻量化
减小通道活动平台模块的自身质量, 能够方便人员的展收操作, 提高展收速度、缩短展收时间和降低扩展方舱的总质量。 本次研究采取分别对相关模块进行有限元分析与计算、 仿真和优化设计等方法降低自身质重。 在满足刚强度的前提下, 对薄弱部位进行加强、对富裕区域进行减重处理, 使活动平台模块单件质量控制在63 kg以下, 可伸缩连接通道平台单件质量控制在40 kg, 与原方案相比质量降低了8%[6]。
4结语
一直以来, 通道方舱在移动医院系统中只是承担使各功能医疗方舱形成闭式系统的作用, 但因操作面积及空间相对小、保温性能差, 人员使用的舒适性和对外部环境的适应性差[7,8]。 新型扩展通道方舱的研制, 不但解决了操作面积及空间小、保温性能低等问题, 同时还具有形成超静压的相对气密封性能环境舒适、实用可靠等优点, 为移动方舱医院系统提供了一种新型的连接通道形式, 有效地提高了移动医院系统的环境适应性, 也为未来大型帐篷医院系统的连接通道设计提供了参考。
参考文献
[1]温明, 吴秋菊, 谭树林, 等.通道方舱的机构设计与改进[J].医疗卫生装备, 2013, 34 (7) :36-37.
[2]韩俊淑, 王政, 谭树林, 等.方舱伸缩式骨架连接通道装置的研制[J].方舱与地面设备, 2010, 18 (3) :14-18.
[3]谭树林, 王政.中国科协防灾减灾论坛, 郑州, 2008[C].郑州:中国科协, 2008.
[4]谭树林, 王政, 徐新喜, 等.战役卫勤快速支援系统的研制[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (9) :144-146.
[5]GJB 870—1990军用电子设备方舱通用规范[S].
[6]李敏堂, 王凤忠.厢式车夹心复合板结构优化中的边值问题分析[J].专用汽车, 2007 (7) :33-35.
[7]孙景工, 谭树林, 张晓峰.外军方舱医院的发展现状及对我军的启示[J].医疗卫生装备, 2011, 32 (9) :75-77.
方坯断面规格扩展及互换设计研究 篇9
国内小断面方坯生产线以150mm×150mm和120mm×120mm为主, 投产年代和配套设备有差异, 两种规格各具优势, 但原设计一般都是单一规格, 有些企业分别有150mm×150mm或120mm×120mm的生产线, 并且身在异处, 受用来自不同的转炉钢液供给, 资源不可共享。随着市场钢品种多元化开发, 这种单一生产模式严重制约了品种结构灵活调整。如果把方坯生产线扩展成为生产两种甚至多种规格的能力, 并且可以方便地切换, 将给企业带来更大的生产调配空间, 增强竞争力。
1 扩展的必要性
以120mm×120mm扩展150mm×150mm为例, 规格扩展后能满足不同轧钢生产线的坯料供应, 增强型材产品的市场适应能力和反应速度。生产150mm×150mm断面方坯具有低成本优势, 且在同样定尺情况下, 增加铸坯单重可加大压缩比, 改善钢材质量, 减少氧化烧损和切头切尾比例, 提高成材率。也可外销150mm×150mm方坯市场, 以提高生产能力, 提高适应市场进行品种结构调整的水平。150mm×150mm扩展120mm×120mm也同样具有重要的意义, 例如满足小规格轧钢产品的需要等[1]。
方坯生产线始建于不同年代, 其生产工艺和设备有着很大差异, 规格扩展后将取长补短, 充分利用各自生产资源, 提高设备作业率。
2 扩展的可行性
基本数据 (以120mm×120mm扩展150mm×150mm为例) :一条1989年投产的120mm×120mm方坯生产线, 弧半径6m, 流间距1.1m, 设计平均拉速2.1m/min。后经过多次优化改造, 实际平均拉速能达到3.6m/min, 最高拉速4.5m/min。
根据计算, 改造后不考虑断面互换的影响, 平均拉速2.3m/min即可保证现有产能不变;基本弧半径是能浇注最大铸坯厚度的重要参数, 将影响铸坯质量;根据矫直时铸坯允许表面的延伸率、最大液相深度和经验公式等进行测算, 120mm×120mm铸机生产150mm厚度铸坯弧半径基本可以满足要求。
3 设计改造内容
3.1 设计原则
根据连铸坯形状、截面尺寸、定尺长度 (单重) 的选择、设计原则应为:
(1) 钢材产品质量第一。能获得均匀度、细密度高, 表面质量好的铸坯, 保证必需的、适度的压缩比, 使轧材获得优良的组织性能。
(2) 形状、截面尺寸和定尺长度最佳化。使产品综合成材率、定尺率最高, 产品小时产量最佳化, 满足产品大纲与年产量的要求。
(3) 冶炼装备与轧钢机的匹配性、双向适应性好, 同时铸机适浇性好。
(4) 能满足热送热装和热直接轧制的要求, 最大限度地节能降耗。
(5) 综合经济效益好, 产品成本最低化。
以此为依据, 进行连铸机其他主要技术参数 (拉速、产量、流数、连浇炉数、开浇流数、弧形半径、振频、二冷水量及分配、拉矫力等) 结构形式的设计研究。同时, 在新厂设计时, 对冶炼工艺、装备和轧钢工艺、轧机组成, 按上述原则设计研究, 使冶炼、连铸、轧钢三方面设计最优化并一体化。对传统旧厂改造, 则要研究冶炼、轧机的变革及重组, 以获取连铸的最佳效益。
3.2 设计内容
为降低施工成本, 简化改造内容, 且相互切换方便, 两种改造均以外弧面为设计基准面。
本次改造分为结晶器改造和喷淋管改造两部分 (以120mm×120mm扩展150mm×150mm为例) :
3.2.1 结晶器改造
两种断面均用塞棒+浸入式水口的控流方式, 结晶器外形安装尺寸不变, 需将结晶器铜管按目标规格要求进行改造, 并作为整体部件, 调整规格时整体更换, 以达到省时高效、准确定位。
两种断面共用一台振动连接装置, 满足敞开浇注与保护浇注要求, 振动连接方式要满足快速定位和拆装。
3.2.1. 1 对150mm×150mm结晶器工艺技术要求:
铜管锥度<1.2%/m, 铜管长度850mm。
每流水量135±5m3/h
水缝宽度:4.0mm
铜管上口内径:153.8±0.2mm
3.2.1. 2 对150mm×150mm振动器工艺技术要求:
振幅:A=4.8~5.0mm
振频:f=75+45v (拉速v=0~2.8m/min时)
f=45+50v (拉速v=2.81~4.0m/min时)
f最大为220Hz
引锭头需要进行必要的过渡改造, 以适应不同中心的方坯断面 (图1所示) 。
3.2.2 喷淋管改造
为了方便快捷地切换两种生产规格, 先按150mm×150mm位置设计零段、一段、二段的环形、内弧、外弧和侧弧喷淋管及喷嘴全套。对于120mm×120mm喷淋管, 有两种方法:一是在150mm×150mm基础上, 每个喷嘴的位置设计加长杆, 杆头部安装120mm×120mm对应的喷嘴, 加长杆长度原则上就等于150mm和120mm断面之差, 每个位置设计的加长管长度是不同的, 根据具体计算结果来确定;二是直接按照120mm×120mm位置设计喷淋管。这样, 对于两种规格, 就有两套单独的喷淋装置。更换规格时, 整体将喷淋管更换即可。加长杆如图2所示。
也有另外一种更换方式:喷淋管不动, 将加长管安装 (或卸下) , 再装上相应的喷嘴。这种方式优点是喷淋管不用找正, 缺点是比较费时, 可根据实际情况确定哪种更换方式。
3.2.3 喷嘴布置设计
3.2.3. 1 零段喷嘴
零段喷嘴分为角部喷嘴和面部喷嘴。
只有在零段使用角部喷嘴, 主要对方坯角部进行冷却。设一周共4个, 均匀分布, 角部棱距离90mm, 喷管设计成“L”形状, 直接安装在零段水环上。
面部喷嘴设4层, 每层4个, 分别安装在内侧、外侧、左侧、右侧4个竖管上, 与铸坯表面距离120mm, 保证每层4个面喷嘴在与铸坯中心垂直的同一截面上, 喷嘴型号为3/8HH15。
3.2.3. 2 一段喷嘴
面部喷嘴设12层, 每层4个, 分别安装在内侧、外侧、左侧、右侧4个竖管上, 与铸坯表面距离120mm, 保证每层4个面喷嘴在与铸坯中心垂直的同一截面上, 喷嘴型号上3层为3/8HH15, 下9层为1/4HH6.5。
3.2.3. 3 二段喷嘴
面部喷嘴设8层, 每层4个, 分别安装在内侧、外侧、左侧、右侧4个竖管上, 与铸坯表面距离120mm, 保证每层4个面喷嘴在与铸坯中心垂直的同一截面上, 喷嘴型号为1/4HH6.5。
改造后的效果如图3所示 (120mm×120mm规格时) 。
4 结语
两种规格改造后分别进行了试验性生产, 均取得了预期效果。由于生产规格范围扩大, 拓展了生产调度空间, 将为企业降本增效做出重要贡献。
摘要：在当今钢铁产能过剩、品种繁多的形式下, 90年代设计投产的小方坯设计规格单一, 本文从工艺、设备入手, 对方坯生产线进行规格扩展, 重新设计结晶器和三段冷却喷淋管结构, 取得良好效果。
关键词：方坯,规格扩展,设计改造,喷淋冷却
参考文献