受力计算（共9篇）
受力计算 篇1
0 引言
近年来, 电力基础设施建设规模的不断扩大, 电网的运行和施工事故不断增多。据全国近十年事故统计, 有50%以上是在施工过程中发生的, 而追究其原因, 设计中未考虑施工过程中诸多因素或对施工过程中复杂与突发情况未进行应有受力分析, 以及实际运行维护过程或技改大修项目未有关于输电线路力学的实际计算, 而导致事故的, 占有相当比例。所以, 对于输电线路方面的力学计算显得尤为重要。其中基于设计方面的计算已经很多, 而基于输电线路现场实际方面的计算应用软件则少有提及, 为此, 对输电线路受力计算软件的初步开发进行介绍。
1 架空线路各种受力荷载分析
(1) 架空输电线路的杆塔按受力的特点可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔和终端杆塔。耐张杆塔是能承受较大的两侧导线张力的杆塔, 在正常运行时, 能承受导线对杆塔的不平衡张力, 在事故断线情况下, 能承受住导线对杆塔的断线张力, 使断线故障的影响范围限制在与断线点相邻的两耐张杆塔之间;在架线施工中可作为紧线操作塔或锚塔。转角杆塔位于线路转角处, 终端杆塔应用于于线路的首端和末端。这两种杆塔的型式与耐张杆塔相似。转角杆塔所受的垂直线路力向水平力除风压力外, 还有导线张力引起的角度合力, 终端杆塔能承受单侧导线张力。正常工况下, 铁塔两侧的导线张力基本保持平衡。但在铁塔两侧导线不均匀时 (如覆冰的情况下) , 受力平衡状态被破坏, 铁塔两侧产生张力差, 铁塔会向张力大的一侧发生倾斜、弯曲, 在超过一定允许值后, 铁塔杆件发生拉、压破坏, 导致铁塔折断、倒塌。
(2) 输电线路塔主要承受风荷载、冰荷载、线拉力、恒荷载、安装或检修时的人员及工具重以及断线、地震作用等荷载。设计时应考虑这些荷载在不同气象条件下的合理组合, 恒荷载包括塔、线、金具、绝缘子的重量及线的角度合力、顺线不平衡张力等。断线荷载在考虑断线根数 (一般不考虑同时断导线及避雷线) 、断线张力的大小及断线时的气象条件等方面, 各国均有不同的规定。
(3) 挂点受力的主要来源。在输电线路上, 导线的弧垂是影响其拉力大小的重要变量。在设计时给出的弧垂表, 往往与现场实际运行后的情况有所出入, 有时甚至偏差很大, 这就造成了按图纸无法得出正确受力的情况, 所以需要计算与论证导线的弧垂。
直线杆塔上仅受到导线的垂直荷载, 所以不管是导线挂点、绝缘子、杆塔挂点, 受到的均是该挂点两端导线至弧垂点的垂直分力。若能查得该塔的垂直档距, 就可以很简单地计算出该挂点受力。垂直档距为L1的弧垂最低点与L2的弧垂最低点之间的水平距离。垂直档距可用软件或用弧垂板来确定, 但往往与现场有出入, 垂直档距没有固定的计算式。
耐张绝缘子串受到的不仅仅为垂直分力, 还有水平分力。这个分力在输电线路中称为张力。它将导线的垂直重力作用化解为水平方向, 但实际几乎不存在完全水平的导线, 所以, 导线与铁塔总会存在着一个夹角α。
2 基于受力点的软件开发的公式
受力点分析如图1所示。
若f_1-f_2<0, 则I_AC=1/2 I-h;若f_1-f_2>0, 则I_AC=1/2I+h。f_1, f_2, I, h为输入值, 其中, f_1为A标塔挂点海拔高度, f_2为B标塔挂点海拔高度, I为档距, h为高差。
计算公式:
其中, Q为导线计算质量 (可以通过数据库表查询, 计算过程需要将kg/km换算为kg/m) , G为重力 (=9.8N/kg) , θ为输入值。
可以将导线视为柔索, 则导线上仅受切面拉力。导线不同点地方自身重量不同, 切向张面拉力也不同。即弧垂点仅受水平拉力, 而挂点的受力必然为最大, 等于水平拉力加上导线重力。所以, 在输电线路现场仅需测量挂点与铁塔的夹角, 便可以根据夹角、导线质量密度、档距、悬点高差计算出挂点实际受力。该受力大小将决定工器具选择、施工方法及相应安全措施。
3 结语
输电线路运行与检修工作中, 需要处理很多的绝缘子问题, 为了保证电网的可靠性运行, 往往采用非常严谨的带电检修作业。但绝缘子受力、挂点受力、导线受力计算都制肘于图纸, 脱离了现场。通过研究与计算, 很好地解决了目前存在的问题, 但计算方法的精度还有待提高, 需进一步研究。
参考文献
[1]甘凤林, 文凡, 石礁.输电铁塔结构动力学形状优化研究[J].电力学报, 2009, (01)
[2]许秋艳, 谭社红, 曲付国.基于应力比的满应力优化设计方法研究[J].山西建筑, 2007, (33)
[3]胡珊.特高压输电概述[J].科技传播, 2011, (16)
[4]彭汉华.特高压输电技术分析[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009, (10)
[5]冯博.软件安全开发关键技术的研究和实现[D].北京:北京邮电大学, 2010
[6]李倩.Java程序指向分析研究[D].南京:南京大学, 2012
感受力的驰骋 篇2
吴耀东是一位着重于形式与视觉探索的青年艺术家，他的作品传递的是一种与生命有关的思考，他把中国画特有的水墨韵味融入到不同的材质上，演化出一种极具意味的画面。让人想到老墙上的蔓，可以自由的生长。对绘画性的探索，对创作过程的迷恋，可以说是他作品的主要特点。
采访时间：2012年9月18日
采访地点：吴耀东工作室
受访人：吴耀东
采访人：皮 皮
2011年吴耀东怀揣着他的艺术梦想来到了北京。像很多追梦的80后艺术家一样，他坚持着、拼搏着、快乐着，谱写着属于他自己的故事。很有幸，我今天成为了他的听众，听他漫谈艺术的自由成长。
SHMJ：你2011年毕业于天津美术学院综合绘画系，你觉得学院教育对你的影响大吗？
吴耀东：很巧的是，我所处的综合绘画系是一个非常具有实验性的科系。老师鼓励我们发现自己，做自己喜欢和擅长的东西。在我们的教学里没有统一的标准。有点野蛮生长的状态。我们系涉及了大量艺术创作的方式，影像、装置我都非常喜欢；但我依然选择静静的拿着我的画笔，一笔一笔的体会这个世界的另一种状态。当然，学校给了我宽松的创作环境和良好的价值体系，是我能够不断延续我的创作的重要前提。
SHMJ：你的作品造型很自由，画法很率性，画面充盈着一种气息，很值得让人玩味。
吴耀东：谢谢你的肯定。但我没有对自己的作品做过系统的评判，或者说我没考虑过这个问题。
SHMJ：你对自己的创作是怎样定位。在创作之前肯定有一些理性的思考和设定吧？
吴耀东：我没有给自己一个很明确的定位。因为我的绘画过程有点像是在作茧：就是不断的去体会对象所传达出来的信息，将这些信息都吸收，不断的充裕自己的感受力；直到自己可以完整的编织自己理解的的感受（或者叫思想），也就是形成了自己的茧。这会是什么样的茧我也不知道。当我将茧撑破时，是化蝶还是死亡也未知……哈哈。
SHMJ：目前在中国当代艺术中，许多重要的艺术家，甚至是年轻艺术家都在反思、关注传统文化，你怎么看待这种艺术倾向？
吴耀东：这是个很好的事。我们应该回到自己的文化本身去思考，让我们自己的文化有延续，有发展。这不单单是文化发展使命的问题。我们成长的这片土地早已把文化艺术的价值观和共鸣感渗透到我们的血液里。扎根本土是优势。但一味的崇拜和一杆子打倒都是不可取的。一味的崇拜和强调历史文化的高度，会让我们失去自信，失去创造力。过去的终归是历史，我们要面对的是未来。
SHMJ：艺术的创新不是标新立异，文化的创新需要画家立足于本土文化，提取本土文化的精华。为文化艺术的发展寻找新的可能性。
吴耀东：不论是哪种可能性，首先都应该是艺术家生命的体验和认识，中国艺术的发展太需要“真”的东西了！
SHMJ：我很难把你的艺术归为哪个学术类别，好像你总是游走在那些概念的边缘。
吴耀东：我的确不太喜欢有标签，但还是会有的。就像党派分别。哪个党都不是的，还要叫无党派人士，好像也是个党派。哈哈，绘画最好玩的不是说教，是感受力的探索，是那种说不清道不明的喜欢，有点像谈恋爱。如果非要用文字解释什么是恋爱，好像就是两性关系。这个答案明显我们是不能接受的。我的画基本是随心所致，没有先入为主的想法或者主题。文字能解决的事就不需要麻烦绘画了嘛。
SHMJ：你希望你的艺术最终传达的观念是什么？
吴耀东：我希望传达出的不是观念。是一种共鸣，来自于感受力的共鸣。这种感受力使我们对熟悉的事物有了新的观看方式和理解方式。
SHMJ：很多人认为传统和当代、东方和西方实现艺术的融合本来就是无法成真的悖论。你是怎么看的？
吴耀东：所谓“融合”其实是个时间问题。西方的绘画方式在本土的出现时间是比较短的，对于大众来说还是相对陌生的，这需要时间来接纳。特别是鸦片战争以来的民族自信心缺失，使我们将西方文明对立起来，不断的强调东西方文明的不同。当我们不断强调“西方艺术”的时候，我们就不具备足够包容的心态将东西方艺术融合统一。所以随着时间的推移，当我们不再陌生、也不再强调不同，自然就融合了。
SHMJ：你的艺术我能读到传统的文化内涵，同时可以感受到你源自西方艺术的影响。你是如何平衡的？
吴耀东：一开始的时候提到综合绘画系和我的关系。综合绘画是有画种科目区分，但没有区别对待。所以我没有画种，创作方式的限定。脑海里只有如何去实现。当我一视同仁时就不必考虑如何平衡了。
SHMJ：你从传统艺术里吸取了什么？从西方艺术里你又得益什么？
吴耀东：说到“得益”，西方的艺术比较讲究逻辑，有比较强烈的节奏。东方的艺术比较虚幻，意境深远。一边是生命的真实，一边是对生命更高的向往。两者相得益彰，都让我受益匪浅。
SHMJ：我知道你除了创作，还时常参与一些艺术策展等方面的活动，这样一种快节奏的生活模式和你的艺术创作之间是怎样的关系？
吴耀东：刚开始工作的时候，我也处理不好这个关系。而且向公司提出了辞职。好在顾振清老师帮我，给我很大的帮助，引导我正面应对困境，调整心态。人要两条腿走路，将两个事情都做好，各有收获，慢慢沉淀，才是艺术或者为人的正道。现在的状态就是有序的生活，有节奏的工作、画画，有未来，有步伐。
SHMJ：综合水墨的创作在当代艺术大的范畴里，目前还是比较边缘的。但你仍然坚持这种创作方式，为什么？
吴耀东：我用这样的方式创作，仅仅是结合材料本身的特点。这些材料结合在一块可以较好的“相处”。它们之间有一种与生俱来的和谐，正和我意。
SHMJ：你的画对于材料有什么特殊要求吗？
吴耀东：我大部分的作品是纸上的，对纸的色泽、柔韧性、纹理、吸水性软硬度都有一定的要求。因为我需要考虑水墨在纸上行走的状态，还有炭笔留下线条的形状。这直接关系到画面的第一感觉。
SHMJ：我看你的作品尺幅都不大，这是出于什么考虑？
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吴耀东：是的，我作品都不大，我喜欢一气呵成的状态，这样的作品具有连贯性和统一性；但是因为工作等原因，时间较为琐碎，所有我只好控制在这短暂的时间里完成作品。
SHMJ：毕业后来到北京，你觉得自己有什么变化吗？这期间有没有什么困惑和压力？
吴耀东：有很大的变化，最重要的是坚定了走艺术这条路。大学的时候我很坚定自己学艺术的选择，但是毕业时让我彷徨和担忧。来到北京的我就像池塘里跑出来的鱼，很自由也很艰难；但是有理想，有未来，很好玩。所有我很快的将画画调整到生活和工作的一部分，这样才是可持续的道路。
SHMJ：我知道你现在在协助顾振清老师做一些工作，主要是哪方面的事呢？这些经历对你意味着什么？
吴耀东：哈哈，顾老师一直把我当螺丝钉，哪里需要我就往哪里拧。在荔空间我接触了很多艺术家，认识很多的前辈和朋友。比如最近做《慢活》展览时，和像郭工、邵译农、张羽这些老师们有很多交流探讨，受益匪浅。这样的交流和学习让我更加成熟。在荔空间的工作让我进入了后大学时代。
SHMJ：你目前是一位职业艺术家，那么你是怎么认识你的创作和市场之间的关系的？
吴耀东：我很乐意看到市场对我的接纳。我不排斥市场也不会迎合市场。艺术需要分享，分享在交换的前提下才有公平。市场作为一个交换平台应该是客观而独立的。而作品和观众之间就像朋友，需要认同，需要共鸣。艺术家的创作不能以市场为导向。
SHMJ：你自己更倾向于哪种介入市场方式？
吴耀东：我觉得代理的方式还是比较好的，艺术家不用跟市场有太多纠葛。这样的心态创作比较纯粹。
SHMJ：我觉得现在的市场有很好的契机，80后的艺术家在这个时间节点上都在崭露头角，我很好看你的艺术和为人，很高兴你接受我们的采访。
吴耀东：谢谢！
1984年 出生于福建漳州
2011年 毕业于天津美术学院综合绘画系
展览及获奖：
2012年 雷励中国慈善拍卖
2012年 亚洲艺术博览会
2011全 国中青年艺术家推荐展
2011年 上海新星星艺术节
2011年 天津美术学院毕业作品展
2010年 《荒凉》在嘉德四季拍卖成功
2011年 获得天津市青年艺术节作品展一等奖
2008年 《远方》获得温莎牛顿三等奖
高层建筑结构设计和计算受力 篇3
一、结构选型
对于高层结构而言, 在工程设计的结构选型阶段, 结构工程师应该注意以下几点:
(一) 结构的超高问题
在抗震规范与高规中, 对结构的总高度都有严格的限制, 尤其是新规范中针对以前的超高问题, 除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外, 增加了B级高度的建筑, 因此, 必须对结构的该项控制因素严格注意, 一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度, 其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中, 出现过由于结构类型的变更而忽略该问题, 导致施工图审查时未予通过, 必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况, 对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
(二) 嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防, 嵌固端有可能设置在地下室顶板, 也有可能设置在人防顶板等位置, 因此, 在这个问题上, 结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面, 如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题, 而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
(三) 短肢剪力墙的设置问题
在新规范中, 对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙, 且根据实验数据和实际经验, 对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制, 因此, 在高层建筑设计中, 结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙, 以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
二、高层建筑结构分析方法
(一) 计算分析基本假定
高层建筑结构要完全精确地分析三维空间结构是十分困难的。需要通过各种分析方法对计算模型进行不同程度的简化。以下是一些常见的假定:
1.弹性假定
目前实用的高层建筑结构分析方法都是使用的弹性计算方法。这一假定符合建筑结构的工作状况, 因为在一般风力作用下, 建筑结构一般都处于弹性工作阶段。
2.小变形假定
小变形假定也是各种高层建筑结构实用分析方法中普遍采用的基本假定。对几何非线性问题的研究认为:当顶点水平位移与建筑物高度的比值大于1/500的时候, 就必须重视几何非线性问题的影响。
3.刚性楼板假定
刚性楼板假定在对高层建筑结构进行分析的时候, 一般假定楼板自身平面内的刚度是无限大的, 平面外的刚度则为零。这就简化了计算方法, 减少了结构位移的自由度。
(二) 高层建筑结构受力分析方法
1.框架一剪力墙结构的高层建筑内力与位移的计算分析, 大都采用连梁连续化假定。可由框架结构与剪力墙水平位移或转角相等的位移协调条件, 建立位移与外荷载之间关系的微分方程进行求解。
2.剪力墙结构的受力特性与变形主要取决于墙体的开洞情况。单片剪力墙按其受力特性的不同, 可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙等各种类型, 不同类型的剪力墙结构其截面应力分布的规律也不相同, 计算结构内力与变形位移时需采用相对应的计算方法。
3.按照对计算模型处理的手法不同, 筒体结构的实用分析方法通常可分为:等效连续化法、等效离散化法和三维空间分析法。等效连续化方法的具体应用包括有连续化微分方程求解法、有限单元法、能量法等;等效离散化方法则包括等代角柱法、核心筒的框架分析法等;相对于等效连续化方法和等效离散化方法的筒体结构计算模型, 完全按三维空间结构建立计算模型来分析筒体结构体系的受力性能更为精确。三维空间分析法将高层筒体建筑结构体系看作是由若干个空间梁单元、空间柱单元和薄壁柱单元组合而成的空间杆系结构体系进行计算分析, 更符合受力结构体系的实际工作状态。
三、工程概况
本工程为某房地产有限公司开发的11楼, 工程主体地上30层, 地下2层, 结构总高度为93, 800米, 地上部分首层商铺及架空、其余为住宅, 地下部分为停车库。结构类型为框支剪力墙结构。本地区的基本风压为0.35k N/m2, 地面粗糙度类别为C类, 风载体型系数1.4。抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度为0.05g, 水平地震影响系数最大值α为0.04设计地震分组为第一组。
对于高层建筑所采用框架剪力墙结构体系, 其中裙楼以住宅及塔楼电梯间为主核心筒, 楼梯间为若干个小型剪力墙筒体, 其余位置布置框架柱, 柱距7.2～9.8m。通过调整筒体剪力墙厚度和增减剪力墙数量, 使主楼的形心与刚心重合, 避免结构产生较大的扭转。住宅塔楼为了有效地确保建筑功能, 采用框支剪力墙结构, 并适当在平面设置结构转换层, 住宅上部标准层采用剪力墙结构, 剪力墙布置考虑建筑功能, 可保证两户打通的需要。本工程地下室不设防震缝, 裙楼于住宅塔楼柱外侧设置防震缝一道, 兼作温度缝, 缝宽300mm。在设计过程中, 合理确定各构件的截面尺寸, 使绝大部分构件以合理经济的指标进行设计, 如楼板厚度的选择对结构造价影响较大, 因此需在设计中以满足强度与刚度要求的情况下选取较小的厚度, 同时与各设备专业密切配合, 只在局部埋设暗管的部位增加板厚, 避免为设计便利而增加构件尺寸的情况。
合理选用基础方案与基坑支护方案, 对于高层建筑结构及其带有地下室的情况, 由于基础及基坑支护的造价在结构工程中占有很大部分, 对工程造价的影响也较大。因此, 在设计过程中, 应当对高层建筑结构的基础设计与基坑支护设计多方案经济比较, 从而选取较为经济的方案进行设计。
鉴于高层结构其涉及到构件繁多, 而且其受力较为复杂, 尤其是风荷载与重力荷载起着决定作用, 为此必须对构件材料的选取、经济性以及构件受力方面更加着重考虑。结合本工程设计实践, 笔者总结了高层建筑结构设计时可采取的有效设计措施, 以确保结构在良好受力的前提下, 仍有效地保证工程的经济性。
四、高层结构布置要点
(一) 采用新型轻质墙体材料
高层建筑结构鉴于其重力荷载较大, 因此设计时应尽可能地选取轻质材料, 如本工程拟采用容重<11k N/m3的轻质墙材作为非承重的分户、分室、厨厕隔墙 (机房隔墙除外) , 控制及减轻建筑物总自重, 并由此控制各层楼板和构件钢筋含量。
(二) 采用高强度钢筋替换低强度的钢筋, 合理采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋
鉴于Ⅲ级钢筋的强度设计值360N/mm2, Ⅱ级钢筋的强度设计值300N/mm2, 盘圆钢筋的强度设计值210N/mm2, 工程实践表明, 当采用二、三级钢筋代替一、二级钢筋用于楼板配筋、梁、柱箍筋, 可减小用钢量约20%, 有效地节约成本。因此在设计板钢筋及梁柱箍筋中应当合理采用Ⅱ级钢筋, 同时在梁柱主筋中合理采用Ⅲ级钢筋, 以有效地提高钢筋强度设计值, 减少钢筋用量, 降低构件最小配筋率或体积配箍率, 达到节约工程投资的目的。
(三) 采用根据弯矩包络图设计的方法进行梁配筋
由于现在运用的计算机结构计算软件多数采用空间杆系计算方法, 计算结果及配筋未考虑框架柱支座宽度的影响。若考虑此影响, 框架梁面钢筋的配筋可以适当减少。采用弯矩包络图设计的方法可考虑此因素, 同时在钢筋截断位置的确定上可以进一步优化。
(四) 结构分析
本工程使用中国建筑科学研究院PK.PMCAD工程部编制的结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》 (2004年5月版) 对结构进行整体分析。分析中考虑楼板开洞的影响, 上部结构与地下室作为一个整体, 上部结构的嵌固点位于±0.000;地震作用和风荷载按两个主轴方向作用, 同时考虑5%的偶然偏心地震作用下的扭转影响。通过采取上述的结构设计措施, 经结构分析, 本工程的主要控制参数结果表明, 本工程的各项控制参数均满足规范要求, 而且经济上表现客观。
五、结语
培养语言感受力 篇4
那么，在阅读教学中，教师怎样帮助学生提高语言文字的感受力，从而进入遮蔽的文本与作者对话呢？
一、教给方法：语言还原成生活图景
语言文字是作者内心情感的载体。作者通过语言文字将无形的情绪具体化，对象化，形成鲜明的生活图景，并力求将这些图景修饰得让其他人也仿佛感受或部分感受到他内心的颤动。正如王国维所说：“一切景语皆情语。”学生在阅读这些语言文字时，进行了感知活动，投入了自己的情感，不断产生新的期待。他们的人生智慧也常常由这一个个鲜明的图景来启迪、开化。所以将语言文字还原成具体可感的图景，是理解的第一步，也是培养语言感受力的开始。
把语言文字还原成生活图景，既要还原到位，防止“过度诠释”，又要还原到家，防止“肤浅”。
苏教版四年级有篇课文《特殊的葬礼》，第2小节写了塞特凯达斯瀑布雄伟壮观的景象。
课文中的语句是：“原来，塞特凯达斯瀑布曾经是世界上流量最大的瀑布，汹涌的河水从悬崖上咆哮而下，滔滔不绝，一泻千里。尤其是每年汛期，塞特凯达斯瀑布气势更是雄伟壮观，吸引了世界各地的许多游客。人们在这从天而降的巨大水帘面前，流连忘返。”文中用了这些词语：“流量最大、汹涌、咆哮而下、滔滔不绝、一泻千里、雄伟壮观、从天而降、巨大水帘”，来描写大瀑布的壮观。如何让学生借助这些词语真切地体会到这一景象呢？还原！还原其形、其声、其情。
师：（出示：“咆哮而下”“滔滔不绝”“一泻千里”“从天而降”）反复读读这些词语，想想能从中看到什么画面，或者听到什么声音。生1：我从咆哮而下这个词中仿佛听到了瀑布声音很大、很响亮。
师：你能用声音演示一下吗？生1：哗
师：声音不够大全班来一遍。
师：你知道吗？塞特凯达斯瀑布的声音大约在30公里以外就能听到，30公里可不是一个很短的距离。继续聊！
生2：我从“滔滔不绝、一泻千里”这两个词中仿佛看到了瀑布从悬崖上飞泻而下之后，又快速地流向远方，波浪滔天。生3 ：瀑布又高又大，仿佛从天上落下来，这真是“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”。
师：当人们看到这么壮观的景象，听到这么巨大的声响，他们心里怎样？生4：激动，情不自禁地赞美。生5：对大瀑布充满了热爱，对大自然有着无限的向往。
对语言感受能力的培养就是要抓住这些关键的词语或句子，通过还原其形、其声、其情，将语言文字包含的信息，释放出来，从而理解课文内容，体会作者的情感。可以说，还原是一座桥梁，一座沟通语言文字和作者心灵的桥梁。
二、经历细读：阅读之后不再是原来的你
“书是恒河的水，读书好比沐浴其中，从水中走出，我已不是原来的我了”，要成为“不是原来的我”，读书就要投入。朱光潜说：“无论是欣赏自然风景或是读诗，各人在对象中取得多少，就看他在自我中能够付与多少，无所付与便不能有所得。”阅读教学，就要强调学生投入自己的理解，在细微处发现一分美妙，一个世界。
1.在忽略处看到别样的风景
《特殊的葬礼》第2小节中，有一个词语在阅读的时候许多人会忽视，这个词语是“曾经”。忽视了这个词语，第二段的理解是不准确的，因为“曾经”告诉人们的是塞特凯达斯瀑布的辉煌是过去的，流露的是作者惋惜、哀痛之情。忽视掉了，你就会认为这是作者在礼赞“塞特凯达斯瀑布的雄伟壮观”呢。所以在教学的时候，就应该让学生留心这个词。
教学片段如下：
师：读时你们留心过这个词了吗？（课件出示段落中红色的“曾经”）从这个词中你读懂了什么？生：塞特凯达斯瀑布壮观的景象，已经成为过去了。
师：说得好！是的，我们现在已经看不到它的雄伟壮观了（擦去黑板上的“雄伟壮观”），也看不到它的——生：滔滔不绝，一泻千里了（师擦去黑板上的“滔滔不绝，一泻千里”），它不再是世界上——生：流量最大的瀑布（师擦去黑板上的“流量最大”），它再也不能让游客——生：心旷神怡、流连忘返。（师擦去黑板上的“心旷神怡、流连忘返”）
师：此时你的心情怎样？生：失望、惋惜、悲伤、痛心……
师：再读第二小节，请你读出失望、惋惜、悲伤……这些心情。（自由读，指名读）
同样的一段话，因为对细微处的关注，体会出了不同的情感。这些细微的地方，是解开文本情感密码的钥匙，抓住了，你就能发现作者内心的秘密，你就能触摸到一个鲜活的言语生命的脉动，感悟其汹涌起伏的悸动和激情。
2.在精彩处发现缜密的心思
文章是作者表达思维过程（思路）的书面语言形式，思路的雅俗决定着文章的优劣好坏。开豁的思路必然会产生丰富多彩的文章内容，起伏的思路就会构成优美的文章结构，严谨的思路就会使遣词造句围绕一个意思生发与铺展……文章的精彩，是细致思量的结果。
《莫高窟》一文，为了再现敦煌的杰出艺术，纷繁复杂的内容，用了大量的四字词语来浓缩文字。这些四字词语还显示了文章的节奏，文章的意境。读懂这些四字词语的美妙之处，也就看到了作者的匠心独运。
师：“有的臂挎花篮，采摘鲜花。有的怀抱琵琶，轻拨银弦。有的倒悬身子，自天而降……”书上这段话，后面有个省略号，表示什么？生1：还有其他各种“飞天”。
师：我以前的学生写过，你们看——
有的仙女，在花园里嬉戏、追逐，银铃般的笑声不时传来；
有的仙女，轻轻舞动着长长的衣袖，正唱着美妙动听的歌曲；
有的仙女，观赏着美丽的山水，流连其间，不肯回去……
师：我请一位同学读书上描写“飞天”的句子，一位同学读屏幕上的“句子”，其他同学感觉一下，有什么不对劲的地方。生2：前面都是四个字、四个字的，后面不是，感觉别扭。
师：就请你们四人小组，挑一条，改为“两个四字词语”，试一试。（生讨论后全班交流。）生3：有的追逐嬉戏，笑声不断。生4：有的衣袖轻舞，放声歌唱。生5：有的观赏山水，流连忘返。
师：现在，都是四个字、四个字了，再连起来读，请你辨别一下是否有不完美的地方？生6：我还是觉得有点不顺，不舒服，可是说不出来。
师：有这样的感觉的同学请举手。
师：你们的感觉是对的。原因在，书上的那几组词的“意境”，是柔和的，有一种柔和的“美”，接上去的呢？“放声歌唱”“笑声不断”，没有这种柔和的“美”。——要是你的表达，不只是意思，不只是字数的对称，还能考虑词的“意境”，那你就是高手了。
王国维在《人间词话》中说，“有境界自成高格”。语言运用也是有境界的。当语言能营造出一种意境的时候，当所有的词都和谐地围绕在这种意境周围的时候，你看到的就是美丽的境界。感受言语精华的“提纯”，对于读者的言语生命滋养和了悟是至关重要的。
书面语言的学习就需要这样专注地凝视，反复地品味。含英咀华，才能散发语言的芬芳，窥见言语的奥秘。也只有这样，语言感受力才能有深度地发展。
三、阅读实践：让感受力植根在大地上
教给学生感悟语言文字的方法，引领他们经历细读的过程，归根到底是为了让学生具有一定的阅读能力，产生阅读的自主性。有了这个基础，就该放手让学生阅读文本，交流自己的感受与看法。教师要做的就是示范与提醒——“课文是怎样写的？边读边画出主要词句，然后通过解词析句来理解、体会”；就是不断地组织交流，不断地点拨评价。在不断地阅读实践中，发展学生的语言感受能力。《语文课程标准》说“语文是实践性很强的课程，应着重培养学生的语文实践能力，而培养这种能力的主要途径就是语文实践。”阅读的能力只有在读的训练中，在自主阅读的实践中才能形成。
语言有温度，字词知冷暖。当我们感觉到了冷暖，触摸到了温度，便有了敏銳的感受力，便能走进美妙的文本世界。
牯牛降转向架构架受力分析计算 篇5
牯牛降转向架是一种让单轨列车在高架的专用轨道上行驶的游乐观光设备, 主要是由转向架构架、传动部分、导向轮组成和安全轮组成等组成。而转向架构架又是转向架的关键零部件, 是承载和传力元件, 也是转向架其它各零部件的安装基础, 因此要求转向架构架能够承担足够的载荷, 以保证设备的正常运行和安全可靠性。其中, 转向架构架主要是由端梁组成、大梁组成、小梁组成和横梁组成等部件组成, 其主体部分主要是由6 mm厚的钢板 (材料为Q345B) 焊接而成。
1 转向架构架受力分析
转向架构架由于是单轨游览车的主要承载结构。在列车运行情况下, 主要承担着列车的垂向、横向、纵向和倾覆力等各种载荷:一是来自车体的重量和最大积雪情况下的垂向力、构架的重量、减速电机的重量及其输出的转矩载荷、制动装置的顶升或制动载荷等垂向载荷;二是在车辆通过弯道时, 来自导向轮施加的弯道向心力和转向力等横向载荷;三是来自车体和构架自身的纵向牵引载荷;同时, 安全轮由于偏载、风载、弯道引起的车体倾覆力。
2 转向架构架受力计算
2.1 转向架构架计算基本参数
(见表1)
2.2 转向架构架受力计算
车体、乘客和最大积雪施加的垂向力为13 456 N, 车体的最大牵引力 (紧急制动时) 为301 N, 减速电机安装扭力杆座施加的一对最大垂向力为2089.3 N, 制动装置所承受的作用力分别为2251 N和5101 N。
转向架构架在过弯道时, 单个导向轮承受的综合最大力为3610.9 N, 安全轮由于满载引起的倾覆力为686N, 安全轮由于偏载引起的倾覆力为2086 N。
3 转向架构架强度分析计算
3.1 构架有限元计算模型
基于ANSYS有限元分析软件, 建立了构架有限元计算模型。根据构架的结构特点, 构架采用四面体网格中的Patch Independent法进行网格划分。
3.2 载荷施加与约束
垂向载荷以集中力形式加载于构架悬挂弹簧座底板边缘的节点上;车体牵引载荷以集中力形式加载于构架悬挂弹簧座的节点上;倾覆力以刚性连接形式远程加载于构架安全轮支架安装座的节点上;离心力和转向力以集中力形式加载于导向轮安装座的节点上;制动装置的作用力以集中力形式加载于构架制动处的节点上;构架自重通过整体地球加速度加载于转向架构架上;构架牵引载荷以惯性载荷的方式施加在构架上;减速电机重量和扭力驱动载荷以集中力方式施加在构架的扭力杆套上;在轮对安装的空心轴轴承安装处施加垂向、横向和纵向位移约束。其中, 网格划分见图2, 构架计算模型的边界条件见图3。
3.3 计算结果应力变形云图
基于对转向架构架受力分析和ANSYS软件对其构架在以下组合工况进行有限元受力分析。工况1:在风速为15 m/s的环境下, 车辆偏载以最高速度 (10 km/h) 通过线路最小弯道半径 (12 m) , 并在弯道上紧急制动停车。工况2:在风速为15 m/s的环境下, 车辆满载以最高速度 (10 km/h) 通过线路最小弯道半径 (12 m) , 并在弯道上紧急制动停车。在此两种工况下的应力应变云图见图3~图6。
4 结论
从计算结果可以得知:转向架构架在受力最大的工况下最大应力约为91 MPa, 位于端梁和大梁的圆弧过渡处, 最大变形量为1.48 mm, 重要焊缝处最大应力为51.6MPa, 由于转向架构架安全系数:n=470÷91=5.2>5, 重要焊缝安全系数:n=470÷51.6=9.1>5。
其中, 根据有限元技术分析可以得出重要焊缝位置最大应力σ为51.6 MPa, 最小应力为49.6 MPa。焊缝材料强度等效于Q345B, 其疲劳极限强度σ-1为273 MPa。所以重要焊缝安全系数:n=470÷51.6=9.1>5。根据《第一重型集团标准焊缝强度计算》, 交变载荷需要在弯曲疲劳极限许用应力σ-1上加上降低系数r=1/ (1.33-0.33×pmin/pmax) , 其中pmin和pmax是最小和最大焊缝作用力 (绝对值) , 代入时带正负符号, r≤1。将焊缝的应力值代入计算得:r=0.99。所以S=273×r/51.6=5.2>1.3。
由以上计算结果可知, 转向架构架的强度及其焊缝强度满足标准GB8408第4.5.2条的要求, 焊缝疲劳强度安全系数满足标准GB8408第4.5.3.1条的要求, 为无限寿命。这为后期的合理设计与优化提供了数据依据。
摘要：介绍了牯牛降单轨车转向架构架的结构特点, 对其转向架构架进行受力分析和有限元分析, 并对其受力分析计算结果进行后期处理。
中欧钢结构构件受力计算规范比较 篇6
1. 轴心受拉构件强度计算
1.1 欧洲规范BS EN 1993-1-1∶2005计算方法介绍
欧洲规范条款6.2.3中通过考虑以下两种情况, 取较小值作为构件受拉承载力:
按毛截面计算:
按净截面计算:
其中γM0取为1, γM2取为1.25。对于C型钢和只有一个角肢连接的角钢受拉强度计算另有详细的规定。
1.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍
轴心受拉构件一般是按“毛截面屈服”和“净截面拉断的准则”进行计算的。由于断裂的后果比屈服更为严重, 为了方便设计, 我国规范对有孔拉杆按净截面屈服进行计算。
中国规范按净截面屈服计算, 而欧洲规范按毛截面屈服和净截面拉断进行计算。仅从公式上看, 不易看出轴心抗拉强度计算哪个规范更偏于安全。
2. 轴心受压构件整体稳定强度计算
2.1 欧洲规范计算方法介绍
2.1.1 钢构件截面分类
欧洲规范根据受压区的宽厚比, 分为四大类:一类 (塑性截面) , 二类 (紧凑型截面) , 三类 (半紧凑型截面) , 四类 (细长型截面) 。
2.1.2 计算方法
规范定义了受压构件的有效长度:杆件在平面内可以有效防止失稳的位置约束或方向约束点间的距离, 约束应有充分的强度和刚度以阻止约束点的位置或方向上的运动。
式中:NEd为抗压强度设计值;Nb, Rd为屈曲承载力设计值。
前三类截面不考虑板件局部屈曲的影响, 认为构件截面全截面有效:
当板件宽厚比足够大, 截面属于第四类截面时, 需考虑局部屈曲的影响, 进行有效面积的计算:
当考虑构件整体稳定时:
第一, 二, 三类截面。
第四类截面。
2.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍
轴心受压构件强度与轴心受拉相同, 但通常整体稳定是确定截面的最重要因素。由于杆件失稳是沿全长弯曲, 部分截面中孔眼削弱的影响很小, 故不予考虑。计算公式如下:
φ=σcr/fy为轴心受压构件的整体稳定系数, 为临界应力与钢材屈服点之比。中国规范考虑了杆件存在的缺陷, 并只考虑残余应力和初弯曲两个最主要的影响因素。
2.3 中、欧规范轴心受力构件承载力计算算例
现选取一根截面为UC203×203×71等级S275的轴心受力构件, 无支撑长度为3m, 假设构件两端为铰接节点。毛截面面积Ag=90.4cm2, 有两个直径22mm螺栓孔, 孔洞面积A0=3.14×0.25×1.12×2=1.9cm2, 计算构件抗拉, 抗压承载力。
中国规范:轴心受拉时, N=2433.8k N。轴心受压时, 此截面为b类截面, λ取较大值, 查表得出φ值, φ=0.801。N=φAf=1991.3k N
欧洲规范:轴心受拉时
两者取小值, Npl, Rd=2486k N。轴心受压时
不属于第四类截面。
假定弱轴弹性屈曲为控制工况, 使用屈曲曲线“c”计算, 缺陷系数α=0.49。
中欧规范轴心受力构件极限承载力对比, 见表1。
由此可见, 计算轴心受拉时中国规范偏安全, 欧洲规范得出的承载力比我国规范大2%;轴心受压构件整体稳定计算, 中国规范将轧制“H”型钢, b/h>0.8时, 弱轴按照b类屈曲曲线考虑, 而欧洲规范将轧制“H”型钢, h/b≤1.2时, 弱轴按照c类屈曲曲线考虑, 欧洲规范计算结果偏于安全, 我国规范计算承载力比英国规范大32%, 两种规范的计算结果偏差很大。
结论
总体而言, 两种规范的理论基础是一样的, 中国规范计算相对简便, 便于掌握;欧洲规范计算过程详尽, 比较复杂, 考量的因素也更全面。各国规范都是在各国多年实践的基础上总结出来的经验准则。在工程实践中, 要结合当地的要求, 具体情况具体分析, 才能做出安全、经济、合理的建筑结构。
摘要：本文针对钢结构典型的轴心受力构件, 运用中国和欧洲的规范, 从原理及计算方法上进行比较, 为海外项目钢结构设计提供参考。
关键词：钢结构,受弯构件,欧洲规范
参考文献
[1]崔佳, 魏明钟.钢结构设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004:114-115.
低压框架断路器的机构及受力计算 篇7
1 框架断路器的机构
1.1 机构动作原理分析
框架断路器的机构的分闸、储能、合闸位置分别如图1a) 、b) 、c) 所示, 储能机构是断路器四连杆机构之外的另一个独立的机构, 其作用在于为断路器的合闸提供合闸力矩。如图5a) 所示, 机构在分闸位置是一个五连杆机构 (即AB、BC、O1A、O2C四杆及两轴心的连线O2O1) 。
储能:要使断路器合闸, 先要储能。储能机构由凸轮1、储能弹簧2、储能杠杆3、释能杠杆4、释能半轴组成5。如图a) 所示, 手柄或电动机传动机构带动凸轮逆时针方向转动, 储能杠杆在凸轮在作用下绕O4逆时针方向转动, 在转动过程中, 储能杠杆的另一端不断压缩储能弹簧。当凸轮转到一定的角度时, 被释能杠杆卡住, 释能杠杆绕O5顺时针方向转动, 转动后释能杠杆的另一端被释能半轴卡住, 停止转动, 因此凸轮也被释能杠杆卡住, 停止转动;同时, 由于储能杠杆逆时针方向转动, 通过弹簧拉动O1A, 使之顺时针转动, 使得O1A的另一端的凹槽刚好落在分断杠杆的凸轮中, 分断杠杆在弹簧拉力的作用下顺时针转动, 转到了分断半轴的正下方, 储能完成, 如图b) 所示。
合闸:储能完成后, 如图b) 所示, 此时机构由五连杆机构变成四连杆机构 (即AB、BC、O2C三杆及两轴心的连线O2A, O1A的另一端已被分断杠杆卡住, O1A已不能转动, 故A点可视为固定点) 。断路器合闸时, 按下合闸按钮, 释能半轴转动, 释能杠杆脱离释能半轴, 凸轮在储能杠杆压力的作用下逆时针方向转动, 如图c所示, 储能杠杆失去了凸轮的支撑, 迅速大力的打在连杆AB上, AB顺时针方向转动, 通过连杆BC带动触头杠杆O2C, O2C通过CE连杆传递, 带动触头朝闭合方向转动。当连杆AB转过死点 (AB与BC同一直线时为死点) , 节点B被G卡住, 不能继续转动, 此时断路器完全闭合。
分闸:合闸位置如图c) 所示, 分闸时, 按下分闸按钮, 使分断半轴逆时针方向转动, F点脱离分断杠杆, 在触头压力及弹簧拉力的作用下, 杠杆O1A逆时针方向转动, 触头被弹簧迅速提起, 当AB杆转动到一定角度被T挡住, 分断完成。
1.2 机构受力计算
机构受力的计算目的是确定并验证触头的压力、分断半轴的受力大小, 并判断是否能满足设计要求。通过力学计算可确定各个连杆所成的角度, 进而确定各个连杆的长度, 各个固定点的相对位置。下面以UEW5-2000型低压框架断路器的机构为例, 进行分析计算:
设计触头压力为100N, 即
触头压力 (3个触头) 与DE杆对触头支持的压力关于O8成一对力偶, 于是有:
节点D受力平衡, 可得;
节点C受力平衡, 横轴分力平衡可得:
纵轴分力平衡可得:
由式 (4) 、 (5) , 可求得:
节点B受力平衡, 可得:
支撑点G对节点B的反力:
对于连杆AF, 连杆AB对它的压力与杠杆O7F对它的压力关于O1成一对力偶, 于是有:
对于杠杆O7O3, 分断半轴对它的压力与连杆AF的压力关于O3成一对力偶, 于是有:
1.3 结论
通过以上对框架断路器的机构分析与受力计算, 可得出以下结论:
1) 储能机构是独立于四连杆机构之外的独立机构, 只提供四连杆合闸时所必须的合闸力矩;
2) 触头压力由触头弹簧及静触头相对位置决定;
3) 触头超额行由静触头相对位置及合闸时触头支持所能转动的角度决定;
4) 主拉簧的拉力大小决定了触头的分断速度, 拉力越大, 分断速度越快, 同时合闸时所给的力矩也越大, 即储能弹簧的反力也越大。
2 结论
平面连杆连杆机构是断路器的典型操作机构, 分闸、合闸时是四连杆, 脱扣时由四连杆变成五连杆。通过对框架断路器连杆机构的分析, 我们可以知道各个杆在动作过程中的运动轨迹以及不同状态所处的位置, 各个杆在运动过程中及处于不同状态的受力情况。进而可在原来的基础上推陈出新, 不断开发出更加可靠、性能更强、结构更紧凑的操作机构和框架断路器。
摘要：断路器的机构是断路器很重要的组成部分, 机构决定了触头的压力大小、脱扣力大小、超程、开距, 以及断路器分闸、合闸、脱扣的可靠性。随着低压电器的不断发展, 框架断路器的机构也在不断创新, 以下是万能式框架断路器机构的组成、动作及受力情况。
关键词：断路器,机构,动作原理,受力计算,四连杆,五连杆,合闸,分闸,脱扣
参考文献
[1]陈德桂.低压断路器的开关电弧与限流技术[J].动触头斥开过程与机构动作的配合, 2006.
受力计算 篇8
沈阳市地铁一号线西延线六标区间隧道起讫里程DK4+398.9～DK5+753.4,全长1 344.5 m(双线)。隧道底板最大埋深22.6 m,最小埋深10.2 m(覆土厚度3.6 m)。其中DK4+398.9～DK4+610.491段隧道采用双线双连洞矩形框架结构形式,明挖法施工;DK4+610.491～DK5+753.403段断面形式为单线单洞马蹄形,采用矿山法施工。在DK4+980,DK5+420.00处设两处竖井,简称1号,2号竖井。
工程地质为浑河高漫滩及古河道。地势平缓,地面标高介于31.70 m～35.71 m之间。地基土自上而下依次为:第四系全新统人工堆积层、全新统浑河高漫滩及古河道冲积层、第四系浑河新扇冲洪积层、上更新统浑河老扇冲洪积层。
2 竖井受力计算
1)荷载与组合。
荷载与组合是竖井受力计算的依据,由于地下工程的复杂性,仅分析施工阶段结构受力,结合沈阳地铁地质,拟采用以下荷载组合。
荷载组合:荷载组合分项系数取1.2,结构重要性系数取1.1。
施工期间组合:结构自重+侧向土压力+井架、设备等周边荷载+施工附加荷载。
2)计算模型。
将竖井结构理想化。竖井结构与土体协同作用,形成超静定结构。将锚杆、被动土体都作为弹性杆件,把竖井结构作为弹性梁单元。在竖井开挖的各个阶段,分别求出竖井结构的刚度、水平位移及锚杆的轴力。
3)计算方法。
采用弹性地基梁“m”法,即假定地基反力系数沿基坑深度线性分布。把竖井结构沿竖向划分成有限个单元,一般每1 m～2 m划分为一个单元。为计算方便,尽可能将节点布置在竖井结构的截面、荷载突变处及锚杆的作用点处。
计算其刚度:
K=KhBL。
式中:Kh——按“m”法假定的地基土水平抗力系数;
B——地基梁计算宽度,常取1 m或一标准段;
L——地基梁单元长度。
计算位移:
y=(N-e0)L/(e0sinα+qcosα)。
计算锚力:
N=γKaL/cosα。
式中:y——竖井位移量;
e0——支承面主动土压力值;
Ka——主动土压力系数;
N——锚杆轴力;
α——锚杆角度;
γ——土容重。
3 竖井施工技术
1)竖井降排水。
竖井口周围应设置环向排水沟,工作区设彩钢雨棚,防止雨水流入。
竖井施工前先在其周边打设井点进行降水,管井应比竖井深1 m,距竖井边1.5 m,双排布置,闭合成环。施工过程中随时监测水位,确保施工时无水作业。
对于施工过程中的部分残留地下水,应在一侧挖集水坑,用潜水排污泵直接抽出,经沉淀处理后,再排入市政排污系统。
2)锁口圈施工。
在各项施工准备完成后,用全站仪放出锁口圈位置。采用挖掘机开挖,人工配合。开挖可依地质情况采取一次开挖和分次开挖两种方式,边坡坡度应为1∶0,以便于锚杆施工,达到设计深度后停止开挖,人工刷边坡成型。
2号竖井采用一次开挖成型,土质为黏土层+砂砾层,由于正处冬季,再加之基坑暴露时间较长,上层土壤冻融后产生较大渗水,造成坑壁坍塌严重。后采取小导管超前注浆,锚喷紧跟,造成很大经济损失。
1号竖井采用分两次开挖成型,土质亦为黏土层+砂砾层,先开挖黏土层(2.5 m),进行锚索施工,挂网喷射混凝土,后开挖砂砾层,工序紧凑,效果较好。
锚杆为全长粘结式锚杆,杆件用Φ25螺纹钢筋,环向间距2 m,竖向间距0.75 m。填充粘结料为水泥水玻璃浆液(1∶1),采用煤电钻钻孔,在钻好的孔内压力注浆,浆液注满后插入锚杆,注浆量及浆液配合比应严格控制,确保注浆打设锚杆后土层稳定。
挂网采用ϕ8钢筋,网格间距150 mm×150 mm,施工及验收符合《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》;喷射C25混凝土厚12 cm,水泥标号采用P.O42.5,砂宜采用中砂,碎石粒径不大于15 mm,掺适量速凝剂。
3)提升架安装。
竖井井口尺寸4.6 m×6 m,拟采用井架长11×7.2 m,高6.5 m,采用5 t+5 t电动葫芦提升,提升架基础采用锁口混凝土。浇筑时预埋钢板螺栓底座,待锁口混凝土达到设计强度后安装立柱,主柱采用ϕ300 mm×15 mm钢管,提升架电动葫芦行走梁采用40c工字钢,悬臂横向挑梁采用25a工字钢,纵、横桁架刚度加固采用L75 mm×75 mm×6 mm角钢,设操作平台和检修平台各一座,提升架下设20 m3容量的临时弃渣场,均采用侧面出渣。竖井一侧设置钢架人行梯,方便施工人员上下作业。
4)井身开挖。
除地表下4 m井口段范围内一次开挖并施工做锁口圈外,其余井身段随挖随支护,采用人工配合风镐开挖,提升架提升出土,料斗1.5 m3,提升架起吊重量为10 t。施工时竖井全断面开挖,4 m～9 m范围开挖循环根据格栅每榀位置进尺为0.75 m,9 m以下开挖循环根据格栅每榀位置进尺为0.5 m,开挖到横通道底标高以下60 cm处停止,喷10 cm厚的C25混凝土临时封闭竖井井底,然后破除马头门处井壁,施工横通道,待横通道下台阶进洞2 m后,再破除井底临时封闭的C25混凝土,开挖至设计标高。
5)竖井支护。
在开挖砂层、砾层时沿井壁打设ϕ38小导管注浆加固地层,小导管为带孔的钢花管,长度为3 m,水平倾角15°,竖向间距与格栅钢架间距相同,横向间距为0.5 m,梅花形布置。根据地质情况,小导管施作采用锤击直接打入井壁或高压风管吹孔安装。小导管施作后进行注浆,注浆前为堵塞孔壁与导管之间空隙,防止浆液泄露,导管四周孔隙处用塑胶泥封堵,封闭2 h后开始注浆。
在开挖黏土、粉土地层时沿竖井井壁打设ϕ25砂浆锚杆,同锁口圈锚杆施工。
每循环开挖后,检测开挖宽度及垂直度,合格后安装格栅钢架。格栅、连接钢筋及网片安装完毕并经过检测合格后喷射C25混凝土,混凝土采用JS500搅拌机现场拌制干料,导管输送至工作面,现场加水搅拌后由潮喷机多次复喷到设计厚度。
挖到马头门处时,在开洞侧马头门上方井壁上施作水平加强格栅(切槽,将两榀并排塞进去,施作好连接筋,喷射混凝土)并垂直井壁沿马头门断面轮廓打两排小导管注浆加强地层。
6)封底。
竖井施工至底部,在安装最后一道格栅钢架时,砂浆锚杆与竖井打设角度成105°,竖井底达设计标高后,安装井底格栅作为水平支撑,格栅间距为60 cm/榀,格栅之间设连接筋,环向间距0.5 m,内外交错布置。水平格栅与结构格栅焊接牢固,潮喷C25混凝土30 cm厚。封底完成后下层1.0 m用粗砂砾回填,预留0.8 m宽集水坑,周边用片石混凝土浇筑料斗平台,宽1.8 m。靠横通道一侧再回填施作混凝土下料平台和洞内运渣上料的工作平台。集水坑汇集横通道及区间隧道施工废水,根据水量拟用多台污水泵抽至地面沉淀池。处理后,排入市政排污系统。
4 体会
竖井施工中,要抓住关键环节,对重点工序进行专家咨询,施工现场专人值班,做好记录,及时反馈准确信息,进行动态管理。以下几点要加强控制:
1)小导管注浆浆液参数应根据现场围岩变化情况由实验确定,按初步选定的配合比,测定凝胶时间,如不能满足凝胶时间要求,则需反复调整施工配合比,直到满足为止。2)锚杆注浆必须重视,因为这不但有助于锚杆的抗剪和抗拉以及防腐蚀作用,而且具有较强的长期锚固能力,有利于约束围岩的位移。3)施工过程中,专人记录地质、水位情况,质检人员跟班作业,对锚杆、小导管、连接筋等施工全过程监控。
参考文献
[1]刘钊,佘才高,周振强.地铁工程设计与施工[M].第2版.北京:人民交通出版社,2006:1.
受力计算 篇9
为保证直埋供热管网运行的安全性, 并充分发挥管材的承载能力, 按照我国行业标准CJJ 34-2002城市热力网设计规范和CJJ T81-98城镇直埋供热管道工程技术规程的要求, 本工程直埋热水管道的应力计算采用应力分类法和安定性分析法。
1 管壁厚度的计算
1.1 管道的理论壁厚计算
δt=PdD0/ (2[σ]φ+Pd) 。
其中, δt为管道理论计算壁厚, m;D0为钢管外径, m;Pd为管道的计算压力, MPa;[σ]为钢材在计算温度下的基本许用应力, MPa;φ为基本许用应力修正系数。
1.2 管道的壁厚计算
δc=δt+B。
其中, δc为管道的计算壁厚, m;B为管道壁厚附加值。
1.3 无补偿敷设的供热管道的局部稳定性验算
从管道局部看, 管道属于薄壁壳体, 在轴向压力的作用下, 存在局部屈曲的问题。尤其对于大管径的管道, 在采用无补偿敷设时, 由于轴向承受压力大, 应进行轴向压力圆柱壳体的局部屈曲计算。本工程的主干线采用无补偿直埋敷设方式, 最大供热管径为1 200, 为此, 设计中对供水管的局部稳定性进行验算, 并确定管道壁厚。按《钢制压力容器——分析设计标准》中的修正公式:
0.062 5E (t/R) >σs。
其中, E为钢材的弹性模量, MPa;t为钢管壁厚, m;R为管道半径, m;σs为钢材在计算温度下的屈服极限, MPa。
1.4 壁厚计算
根据管道的计算壁厚以及我国目前常用管道的壁厚规定, 确定本工程的供热管道壁厚。同时对无补偿敷设的大管径供热管道进行局部稳定性计算, 并调整其壁厚。
2 直管的强度计算
直管的强度计算采用安定性分析理论和应力分类法。安定性分析法是把所有应力变化范围控制在弹性范围内, 管道允许产生若干次塑性变形, 认为只要不产生塑性变形的连续循环, 管道即处于安定状态。应力分类法是将作用于管道的应力分为一次应力、二次应力、峰值应力三类, 并采用相应的验算条件。管道的无补偿敷设就是要验算满足安定性条件下, 管道是否存在锚固段。允许存在锚固段的当量应力变化范围验算公式如下:
σj= (1-γ) σt-αE (t2-t1) ≤3[σ]。
其中, σj为内压、热胀应力的当量应力变化范围, MPa;γ为泊松系数;σt为内压引起的环向应力, MPa;α为钢材的线性膨胀系数, m/ (m·℃) ;t1为管道工作循环最高温度, ℃;t2为管道工作循环最低温度, ℃。
经过计算, 管道在t1=130 ℃, t2=10 ℃时, 本工程的管道允许锚固段存在, 可以满足无补偿直埋敷设的强度条件。
3 整体稳定性验算
为避免整体管道失稳的垂直荷载Q应满足下式:
Q≥γs·Npmax/ (E·Ip) ×f0;
Q=Gw+G+Sf。
其中, Q为作用在单位长度管道上的垂直分布荷载, N/m;γs为安全系数;Npmax为管道的最大轴向力, MPa;f0为初始挠度, m;Ip为支管横截面惯性矩, m4;Gw为每米管道上方土层重量, N/m;G为每米预制保温管道自重, N/m;Sf为每米管道上方土体剪切力, N/m。
本工程主干线管顶覆土一般大于1.5 m, 支线管顶覆土一般大于1.2 m, 经过计算, 整体稳定性满足要求。
4 转角管段的应力计算
直埋弯管升温弯矩及轴向力可采用弹性抗弯铰解析法进行计算, 其强度验算应满足下式:
σbt+0.5σpt≤3[σ];
σpt=PdDbi/2δb;
σbt=βbMrb0×10-6/Ib;
βbt=0.9 (1/λ) 2/3;
λ=Rcδb/ (rbm) 2;
rbm=rb0-δb/2。
其中, σbt为弯管在弯矩作用下的最大环向应力变化幅度, MPa;σpt为直埋弯管在内压作用下的弯管环向应力, MPa;Pd为管道的计算压力, MPa;Dbi为管道内径, m;δb为弯管壁厚, m;βb为弯管平面弯曲环向应力加强系数;M为弯管的弯矩变化范围;rb0为弯管的外半径, m;Ib为弯管横截面惯性矩, m4;λ为弯管的尺寸系数;Rc为弯管的计算曲率半径, m;rbm为弯管横截面的平均半径, m。
对于无补偿敷设的供热管道, 直埋弯管过渡段较长, 弯管在弯矩作用下的环向应力较大, 为保证弯管的强度验算满足要求, 经过详细计算, 采取以下措施:
1) 对于角度为60°～90°的直埋弯管, 曲率半径采用1.5D～2D, 对于角度为30°～60°的直埋转弯, 采用曲率半径为3D的弯管, 对于小于30°的直埋转弯, 均采用曲率半径为4D的弯管, 以此减少应力集中, 降低弯管在弯矩作用下的环向应力。
2) 在供热管道布置时, 尽可能利用自然补偿, 对于角度较小, 直管段较长的转弯处, 可采用大曲率半径的弹性弯管连接两侧的直管段, 降低转弯处的环向应力。
3) 对于个别弯管、折角, 可采用增加固定墩或补偿器的方式, 保证弯管、折角不被破坏。
5 管件的应力分析
对于实际运行的热网, 多数事故都发生在弯管、折角、变径管、三通等管件处, 主要是指峰值应力引起的塑性变形对钢管的损伤。在温度和压力的变化过程中, 弯管、折角、变径管、三通等管件应力集中, 所引起的峰值应力将在局部范围内产生循环塑性变形, 当其经历一定的运行周期后, 管件会发生疲劳破坏。为保证供热管网处于安全状态, 根据热网的使用年限和运行参数的变化规律, 应控制峰值应力的变化范围。按《城镇直埋供热管道工程技术规范》的要求, 管道局部应力集中部位的一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力变化幅度应小于钢材在计算温度下的基本许用应力[σ]的3倍。
本工程设置变径管时, 均采用工厂预制同心变径管。为避免变径管的疲劳破坏, 在靠近变径管的大管径上设置固定墩或将变径管设置在距补偿器装置保持在一定距离以内的管道上。
本工程直埋供热管道的三通均采用加强三通, 三通壁厚均为其直管壁厚的1.5倍。跨越三通主管长度不小于3.7倍主管公称直径, 支管长度不小于1.8倍支管公称直径, 并保证主管在三通处的位移量小于50 mm。对于无补偿敷设的直埋管道, 采用平行三通限制支管的热胀变形向三通转移。
在直埋管网中, 管段中的阀门同管道一样会承受工作压力以及温升热胀变形不能释放而产生的轴向力, 为保证供热安全, 要求阀门能承受管道中轴向应力变化, 并且采用焊接连接, 同时, 尽可能将阀门设置在靠近补偿器或固定墩的位置。
摘要：为保证直埋供热管网运行的安全性, 并充分发挥管材的承载能力, 介绍了国电榆次热电厂配套供热管网中直埋热水管道的受力计算和应力验算, 提出了针对性的建议。