变截面式

变截面式（精选八篇）

变截面式 篇1

关键词：接头模,轿车车门,变截面,橡胶密封条,结构设计

0 引言

轿车密封条又称为防护性成型镶条, 是车身附件中的重要零部件, 也是汽车零部件中技术含量较高的产品。它的基本功能主要是填充间隙、密封;吸收和降低振动;装饰;为汽车上其它移动零部件 (如玻璃等) 提供滑动通道;弥补钣金制造中和装配中的误差等。汽车密封条质量的好坏很大程度上决定了汽车座舱密封性的好坏。

轿车车门密封条用于车门及车门框之间的密封, 同时承受关闭车门时的冲击力。由于车门的几何形状比较复杂, 根据车门与门框之间的密封间隙及车身外观的需要, 通常在车门转角部位需要采用形状比较特殊的密封条。密封条为中空泡管结构, 产品断面复杂且对接头结合面有接头扯断力和弯曲强度的技术要求, 因此, 转角部位所用接头模具是生产产品的重要工艺装备, 其设计、制造质量直接影响密封条的工作性能以及生产效率和生产成本。此类模具设计的关键主要是结构的设计, 随着近年来企业生产成本不断增加, 国内大部分密封条生产企业一直采用的老式手工模压接头模具因效率低下、质量不稳定等, 已越来越不能满足生产需求, 各企业也不断地对此类模具结构进行研究分析和改进, 本文结合实践, 介绍改进后的接头模具结构设计要点。

1 产品结构分析

图1所示为某轿车车门橡胶密封条转角部位示意图。1、2段为全海绵胶中空泡管, 采用专用挤出生产线挤出成型, 中间转角部分3段采用模压硫化成型工艺与1、2段连接成整体。图2为1、2段断面图。成型中间转角过渡段时, 需用到专用接头模具, 其设计关键点和难点主要是:1) 模具分型面的设计;2) 模具型芯结构设计;3) 产品装、出模结构设计。

2 模具设计

2.1 分型面设计

首先确定产品在模具中的摆放方式, 一般从产品结构特征、进胶位置、模具型芯定位、易于装模和出模、加工方便等几方面来综合考虑。如图3所示, 两端直段部分尽量水平放置, 对于产品两端不在同一水平上时, 也要尽量保证一端处于水平位置, 这样使分型面尽可能为水平平面, 方便加工。由于密封条为海绵橡胶, 材质较软, 为避免在装模过程中密封条发生变形, 应将产品中空大孔朝上放置。

确定产品摆放方向后, 即可进行模具分型面设计。在设计分型面时要综合考虑零件的结构特征、加工方便和模具寿命等因素。设计时按以下三个步骤进行:

第一步, 确定两个直段断面分型线位置, 这样有助于后续分型面设计。图1所示的1、2直条段先挤出硫化成型, 然后放入模具与3段接头硫化成整体, 分型线设计是否合理直接影响1、2直条段能否快速装入模具并准确定位。一般地, 分型线设在产品出模方向上断面圆弧轮廓的最高点, 同时还要考虑模具的加工、配模及模具强度, 如图4所示。

第二步, 确定中间转角接头表面分型线位置, 如图5所示。分型线设在产品出模方向最大的投影边缘部位。

第三步, 设计分型面。分型面设计是模具设计的关键, 其结果直接影响模具结构、模具加工难度和模具设计、制造费用。

分型面设计时注意:1) 由于该产品外形结构均为圆弧或圆角, 在与产品边缘圆角处相对应的模具处易出现尖钢位及尖角形的封胶面, 尖角形封胶面不易封胶且易于损坏, 设计时要注意尽量避免出现影响模具强度及使用寿命的尖、薄钢位。2) 由于产品两端断面差异较大, 接头段分型面多为曲面式分型面, 建构分型面时尽可能避免复合曲面, 而设计为单一曲面 (如柱面、直纹曲面) , 并且沿圆弧法线方向朝水平方向延展, 避免尖钢位以利于加工和配模, 如图6 (b) 。3) 为减少加工和配模工作量, 曲面分型面只做出10~15mm的封胶面A面, 通过斜面B面过渡后, 再转换到同一水平分型面C面, 如图6 (c) 。

2.2 型芯设计

由于车门密封条为海绵中空泡管结构, 两端断面结构差异较大, 中间过渡连接段内部形状复杂, 因此型芯设计是此类模具设计的难点之一。设计时主要考虑以下六点:

1) 针对产品的中空结构, 如图7中孔1、孔2、孔3、孔4, 为防止产品断面变形, 模具型芯上要做出两段定位型芯插入产品直条段型孔。如图7所示5、6、7、8处为型孔定位型芯。

2) 为避免注压成型时在压力作用下直条段密封条移动位置, 定位段型芯轮廓要在产品型孔轮

廓尺寸基础上单边放大0.5mm, 如图8所示, 这样在装模后模具对产品产生压紧力, 可防止产品窜动。通常只在大孔型芯上加大0.5mm, 由于小孔型芯尺寸太小较难加工, 不做0.5mm台阶。

3) 在图8所示1、3处定位段型芯表面适当做出R0.75凹槽, 以增加型芯与产品之间的摩擦力, 防止密封条在注压成型过程中移动, 凹槽位置和数量依产品大小及经验而定。

4) 定位段型芯长度太长, 会造成装模困难, 影响生产效率;长度太短, 会影响定位可靠性, 因此根据实践经验, 定位段型芯长度取10~15mm比较合适。

5) 注压成型完成后, 型芯成型部分完全被包裹在产品零件中, 为方便脱模且又不会损坏零件, 需将型芯分割为两半, 如图7所示型芯1和型芯2, 出模时借助橡胶弹性变形手工取出型芯。

6) 将型芯做成铰链式结构, 可提高工人装模和出模速度, 如图9所示。

2.3 其他结构设计

2.3.1 模具外形

与常规模具外形结构 (方形或圆形) 不同, 从减轻模具重量及方便装、出模方面考虑, 此类模具的外形通常做成“V”字形, “V”字形夹角与轿车车门转角角度相同。如图11 (a) 所示。

2.3.2 进胶设计

橡胶密封条通常采用模压硫化的生产工艺, 为提高生产效率, 目前常用的设备是注料式模压机。根据产品结构特点及外观要求, 通常在产品转角内侧开设流胶道, 如图10所示, 当产品尺寸较大时, 仅在产品内侧开设流胶道不能保证胶料充满型腔时, 可根据需要在产品外侧增加流胶道和进胶口。

1.上模板;2.下模板;3.内中模板;4.螺钉;5.支架;6.型芯1;7.螺母;8.型芯2;9.内中模2;10.内中模3;11.外中模;12.锥导柱

2.3.3 导向定位结构设计

为保证各模板及活动零件之间相对位置精度, 同时又要兼顾装模和开模方便, 模具采用了两种导向定位方式:1) 为方便铰链式型芯装模和出模, 保证型芯开合顺畅, 采用方形锥块定位, 如图7所示;2) 其余模板采用倒装20°锥度锥导柱定位, 如图11 (a) 中12号件。

2.3.4 模具定位方式

注压式接头模是安装在注料式模压机上来模压硫化产品。注料式模压机为立式注料, 模具安装在模压机上、下平板之间, 通过螺钉将模具的上下模板固定在模压机上, 因此在模具上下模板上需做出固定台阶, 如图11 (a) 中1号、2号件, 台阶厚度为10mm。模压机的下平板是轨道活动式的, 生产过程中工人手动拉出下平板, 在机床外手工装、出模, 然后将下平板及模具推入模压机后自动合模进行注压硫化生产。

3 结束语

密封条注压式接头模是一种特殊形式的橡胶压模, 模具结构的合理性直接影响产品接头质量和企业生产效率, 经过反复地改进与试模, 此类模具结构由原来传统的手工填料式橡胶接头模改进为上述注压式模具结构, 从原来每个工人每班次操作1副模具提升到每人每班次操作2~3副模具, 大大提高了生产效率, 同时产品质量的稳定性也得到较大提高。

参考文献

[1]赵大力, 皇甫喜乐, 李小银, 等.大眼窗面罩罩体橡胶注射模设计[J].模具工业, 2010, 36 (2) :56-58.

客车少片变截面钢板弹簧研究 篇2

客车少片变截面钢板弹簧研究

介绍了钢板弹簧以及少片变截面钢板弹簧.建立了少片变截面钢板弹簧设计的.数学模型,并对其优化设计方法进行了探讨.结果表明:少片变截面钢板弹簧的优化设计和发展至关重要.

作 者：廖水容 LIAO Shui-rong  作者单位：华侨大学,机电及自动化学院,福建,厦门,361021 刊 名：浙江交通职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF ZHEJIANG VOCATIONAL AND TECHNICAL INSTITUTE OF TRANSPORTATION 年，卷(期)： 10(2) 分类号：U463.1 关键词：客车   钢板弹簧   少片弹簧  

变截面式 篇3

文章简述的是一种330kV及以上等级变电站构架的变截面格构式角钢梁，用于固定和支撑导线，属于变电站钢结构技术领域。传统的330kV及以上等级变电站中的格构式角钢梁，截面多为等截面矩形，且上下弦杆也多为平行布置。在一定程度上，等截面矩形格构式角钢梁并不符合梁的实际受力状态，部分拼接杆件的强度不能被充分利用，安全余度过大，造成一定的材料浪费，且等截面矩形格构式角钢梁造型单调，缺乏美观。为了克服现有技术中存在的不足，文章简述了一种更符合实际受力状态的变截面格构式角钢梁，该结构采取类似起拱的方式，减小梁的变形，组成梁的各拼接杆件强度得到更充分利用，安装快捷，外形美观。

2 所述格构式角钢梁特征

所述格构式角钢梁，包括两根上弦杆、两根下弦杆、竖向腹杆、斜向腹杆以及交叉腹杆。两根上弦杆之间、两根下弦杆之间及相对应的上弦杆与下弦杆之间，由梁跨中分别向两侧依次交替布置有竖向腹杆和斜向腹杆。梁跨中处的截面和两侧挂线截面均交叉布置两根交叉腹杆，所有拼接杆件的连接均采用高强螺栓连接。所述格构式角钢梁如图1至图6所示，图中：1.上弦杆；2.下弦杆；3.竖向腹杆；4.斜向腹杆；5.交叉腹杆；6.梁跨中中心线；7.挂线截面；8.上下弦杆相交处；9.端部支撑；10.梁中心线。

文章所述的变截面格构式角钢梁其特征主要是：

(1）竖向平面内，上弦杆从梁跨中高点，以第一倾角分别向两端延伸至挂线截面处，通过挂线截面处后，再以第二倾角延伸至两侧端部支撑处固定，并与下弦杆在上下弦杆相交处相交。水平面内，上弦杆梁跨中分别向两侧，以第一角度逐渐向梁中心线靠近延伸至上下弦杆相交处，然后再以第二角度延伸至两侧端部支撑处固定。

(2）两根下弦杆水平布置；水平面内，下弦杆由梁跨中分别向两侧以第一角度逐渐向梁中心线靠近延伸至上下弦杆相交处，再以第二角度延伸至两侧端部支撑处固定。

(3）自梁跨中至端部支撑，上弦杆分为依次连接的第一上弦杆、第二上弦杆和第三上弦杆；第一上弦杆从梁跨中高点延伸至挂线截面处，第二上弦杆从挂线截面处延伸至上下弦杆相交处，第三上弦杆从上下弦杆相交处延伸至端部支撑处固定。

(4）自梁跨中至端部支撑，下弦杆分为相连的第一下弦杆和第二下弦杆，第二下弦杆与梁中心线的夹角大于第一下弦杆；第一下弦杆从梁跨中，与梁中心线成第一角度穿过挂线截面延伸至上下弦杆相交处；第二下弦杆从上下弦杆相交处，与梁中心线成第二角度伸至端部支撑处固定。所述的变截面格构式角钢梁，结构采取类似起拱的方式，减小梁的变形，组成梁的各拼接杆件强度得到更充分利用，更符合实际受力状态，安装快捷，外形美观；并可根据梁的实际受力状态调整梁的形状和截面，使结构得以优化，节省钢材，节约建造成本。

3 所述格构式角钢梁具体实施方式

结合具体实例对本格构式角钢梁作更进一步的说明。

(1）本格构式角钢梁截面为矩形，且为变截面，截面由梁跨中分别向两端逐渐缩小。上弦杆和下弦杆以梁中心线10所在的竖直面为中心呈对称结构；且以梁跨中6处的截面为中心呈对称结构。如图2、图3、图4所示，竖向平面内，上弦杆1从梁跨中6高点，以一定倾角分别向两端延伸至挂线截面7处，通过挂线截面后，再以某一倾角延伸至两侧端部支撑处固定，并与下弦杆2在某一位置相交；水平面内，上弦杆1梁跨中分别向两侧，延伸至上下弦杆相交处8，并以一定的角度逐渐向梁中心线10靠近，通过上下弦杆相交处后，再以某一角度延伸至两侧端部支撑9处。下弦杆2水平布置，并以一定角度由梁跨中分别向两侧，逐渐靠近梁中心线，至上下弦杆相交处8，通过上下弦杆相交处后，再以某一角度延伸至两侧端部支撑9处固定。

(2）如图2所示，上弦杆1与下弦杆2之间，腹杆以先竖向腹杆3后斜向腹杆4的布置方式，由梁跨中分别向两侧依次交替布置，至两侧端部支撑处。挂线截面处、上下弦杆交接处两侧须设置竖向腹杆3，挂线截面处两侧斜向腹杆4间距适当加密。

(3）如图3所示，两根上弦杆1之间，腹杆以先竖向腹杆3后斜向腹杆4的布置方式，由梁跨中分别向两侧依次交替布置，至上下弦杆相交处。挂线截面处、上下弦杆交接处须设置竖向腹杆3，挂线截面处两侧斜向腹杆4间距适当加密。位于下弦杆2下方的上弦杆1之间，须布置一根竖向腹杆3。

(4）如图4所示，两根下弦杆2之间，腹杆以先竖向腹杆3后斜向腹杆4的布置方式，由梁跨中分别向两侧依次交替布置，至两侧端部支撑处。挂线截面处、上下弦杆交接处须设置竖向腹杆3，挂线截面处两侧斜向腹杆4间距适当加密。梁两侧端部设置两根斜向腹杆4，交叉布置。

变截面式 篇4

立式淬火机床控制系统为三菱E60CNC。感应器装在X轴上。如何按客户要求编制加工程序, 经过工艺分析, 半轴的变截面区只是轴的一部分, 变截面区截面直径逐渐变大或逐渐变小 (图1) , 因此在编制加工程序时, 对变截面部分编制两个宏程序, 一个对应截面从大变小, 一个对应截面从小变大。

1.变截面加工宏程序的编制

变截面程序编制的关键在于感应器的运行速度要随截面大小变化, 这样应该就把截面大小的变化率作为一个变量, 而把运行速度作为另一个变量。列出两变量的数学关系式, 即可进行编程。

设截面大头直径D, 截面小头直径d, 变截面区长度L, 则截面变化率K= (D-d) /L, 感应器运行速度F=K×L1, L1是变截面区实际运行长度。由于实际加工工艺中, 对变截面区的大头直径和小头直径处的运行速度都做了规定, 所以实际编制加工程序的关键就变为求单位长度上的速度变化。

设变速区起始速度为F1, 变速区终点速度为F2, 变截面区长度L, 则速度变化率G= (F2-F1) /L, 编制实际加工程序。

2.变截面加工程序 (当截面从大变小时)

主程序 (速度由小变大)

3.当截面从小变大, 速度由大变小时, 其程序有所改变, 原理是一样的

主程序

变截面连续箱梁桥设计简介 篇5

一、项目背景

吴淞江 (苏申内港线) 是贯穿昆山东西向的重要水路运输通道, 是《江苏省干线航道网规划》中芜申线的重要组成部分, 现状为Ⅴ级航道, 规划为Ⅲ级航道, 根据航道管理部门回函要求, 此处通航净空80x7m。吴淞江大桥主桥采用 (61+110+61) m变高度预应力混凝土连续箱梁跨越吴淞江, 由上下行分离的单箱双室截面组成, 顶宽17.5m, 单箱底宽11m, 两侧悬臂3.25米。主墩支点处箱梁中心高6.7米, 跨中箱梁中心梁高3米, 梁高采用1.8次抛物线。顶板厚0.28米, 悬臂板端部厚0.2米, 根部厚0.65米;腹板厚0.5米~0.7米, 底板厚0.28~0.8米。中支点采用3道横隔板, 每道厚度0.7米, 以减小大体积砼水化热带来的影响。箱梁为三向预应力结构, 分别为纵向预应力束、竖向预应力钢筋和顶板横向预应力束。箱梁横断面示意图见图一。

二、结构尺寸的选择

大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁桥的边中跨跨径的比例搭配是关键。其合理性对结构受力有比较大的影响。若边跨与中跨比例大, 一般会导致边跨合拢段施工的长度变长, 边跨刚度偏薄弱, 使整桥的结构刚度差别较大, 混凝土容易出现裂缝;若边、中跨比小 (小于0.5中跨) , 又直接会使边支点处受拉, 导致梁端构造和支座形式变复杂。单纯从理论上考虑, 边、中跨的比例控制在0.5~0.8范围, 从已有的工程经验来看, 一般认为边、中跨的比例设置在0.55~0.60比较合适。箱梁的高跨比在中支点位置控制在1/15~1/20, 跨中截面处控制在1/30~1/50合适, 对于大跨径桥梁, 恒载所占荷载的比例较大, 中支点处梁高建议取用大值。桥面宽度对箱梁的横断面布置有一定影响。通常有单箱单室、单箱多室、双箱单室、多箱多室。根据腹板倾斜角度可划分为两种形式:直腹板、斜腹板。对于大跨径预应力混凝土变截面连续箱梁桥的断面布置, 建议多选用单箱单室直腹板形式, 因为这种类型截面利用率高, 受力明确。

腹板受力比较复杂, 影响因素偏多。腹板厚度稍微加强, 可改善对截面的正应力、剪应力和主应力, 但增加了恒载, 产生一系列影响如加大了支座吨位, 给立磨及浇筑带来影响, 所以在选用腹板厚度时应计算考虑, 通过不同的腹板厚之间得出合理的厚度。本例中, 边中跨比值为0.55, 墩顶高跨比为1/16.4, 跨中高跨比为1/36.7, 均在合理范围内。在箱室断面形式的选择上, 考虑到17.5m的桥面宽度, 若采用单箱单室断面, 箱室净宽及悬臂长度都会比较大, 对结构的受力不利。经过比选, 单箱双室断面可以有效改善桥梁的横向受力状态, 安全储备较大, 故最终确定了单箱双室的形式。

总之, 箱梁断面尺寸不应盲目追求“优化尺寸”, 不宜过于轻薄, 应考虑施工中一些未知因素导致的结构断面尺寸程度不等的折减, 首先要保证结构尺寸能满足结构受力和构造的要求, 而且要能方便施工控制, 达到施工要求。

三、纵向预应力钢束的布置

变截面连续箱桥普遍采用顶、底板两种类型的纵向预应力钢束来分别抵抗主梁结构在施工和使用荷载作用下各断面所产生的正负弯矩, 但纵向预应力钢束的布置恰当与否, 关系到预应力能否充分发挥作用, 同时也影响到箱梁的横向受力, 这点不容忽视。

从预应力作用原理看, 预应力所提供的所有内力首先通过预应力锚板对锚下混凝土施压提供局部轴力, 然后, 此轴力沿预应力走向, 通过梁体的纵向剪切扩散, 最后形成全断面偏心受压状态。由于箱梁构造复杂, 以箱梁底板中心线处的钢束为例, 预应力扩散的过程为:首先扩散至全底板→沿腹板向上扩散至顶板→由顶板向两侧扩散。这样, 从预应力钢筋的锚固截面到达全断面受力状态的截面实际上还有一段很长的距离。而在常规计算时, 却忽略了上述不利影响, 从而使计算结果不能真实地反映实际应力分布状况。同时, 当底板纵向预应力钢束布置在底板中心附近时, 梁底纵向曲线会引起预应力的径向分力, 从而使箱梁底板的横向弯矩增大。

基于此, 我们在设计中通常将纵向预应力钢束布置在腹板附近, 以此来缩短预应力的传递长度, 保证有效预应力可沿腹板和底板双向传递。同时钢束靠近腹板, 也会大大减小预应力的径向分力对底板的弯曲效应。吴淞江大桥纵向预应力钢束均采用ΦS15.2高强低松弛钢绞线, 采用了每束17股、15股、12股三种类型, 箱梁的体积配筋率及面积配筋率分别为50.9kg/m3和57.9kg/m2。

四、桥梁顶面曲线设置

高次超静定结构的连续箱梁桥, 主梁一般采用悬臂法施工, 各梁段的施工时间不同, 混凝土的龄期区别较大, 无法准确计算预应力、收缩徐变等产生的箱体竖向变形, 所以在施工过程中挠度控制只能将梁顶标高控制为一个比较平顺的线形, 不可以完全控制成设计线形。这种类的桥梁在设计中纵断面设置上采用的凸形竖曲线, 如果路线纵断面设置有难度。可以考虑在不影响整体接线线形的前提下设置局部竖曲线, 这对于降低桥梁标高控制的难度, 保证桥梁建成后的线形美观均有很大的影响。

参考文献

[1]张树仁, 郑绍珪等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M].北京:人民交通出版社, 2004.8.

变截面隧道衬砌台车设计与使用 篇6

1 变截面衬砌台车设计

衬砌台车由模板系统、支撑系统、液压系统、行走系统、电控系统等部分组成。其中行走系统与电控系统在所有的台车中大同小异,在多断面隧道通用衬砌台车设计中不必修改。下面就模板系统、支撑系统、液压系统设计分别做一介绍。

1.1 模板系统

模板系统主要由顶模、边模组成。其中顶模与支撑系统顶升油缸以上部分螺栓连接,侧模与支撑系统门架部分通过侧向油缸或丝杆铰接。

我国单线铁路隧道断面尺寸已标准化,由三个半径圆弧组成,其中顶部圆弧半径r1是一个变化尺寸,用来调节断面加宽。另外两个半径r2=321 cm,r3=935 cm以及圆弧夹角是固定不变的。如图1所示。

设计模板系统,首先要确定顶模与边模铰接点,其铰接点位置的确定要保证台车有一定的脱模空间,同时又不能使边模太长而影响其整体刚度。一般确定方法是台车下降100 mm～200 mm时脱模空间为50 mm～100 mm。通过模拟,铰接点确定在r2圆弧段的某一位置。根据隧道断面图可知,其断面曲线的r2,r3值是不变的,因此,不同断面台车侧模是相同的。设计多断面隧道衬砌台车模板系统只需要考虑顶模的通用性即可。下面介绍四种常用的顶模设计方案。

方案1:全部更换顶模中r1的模板。

顶模中半径r1与半径r2相切点处用螺栓连接,在不同的断面使用时,更换使用对应半径为r1的模板,边模的位置随着向外或向内移动。采取此种方法时应注意顶模与支撑系统中上模梁的连接位置必须设计在半径为r2的圆弧上,以方便变断面时的操作。

方案2:在顶模中间设计变断面用的加宽块。

根据隧道断面的尺寸,选择最小的一个断面尺寸作为设计基准截面,将顶模设计为两块,左右两块大小一样,施工最小截面时台车直接使用。其他加宽断面施工时,将顶模从正中间分开,两侧的顶、侧模同时移至相应的位置,中间安装加宽块,再通过油缸、加高垫或两者结合将模板升至要求高度。加宽块的大小按模拟结果计算。

方案3:旋转顶模,加装加宽块。

台车最小截面时的设计及使用同上。当加宽断面使用时,将顶模从中间连接处分开,顶模和边模同时向外移动至相应位置,将两半块顶模绕铰接销轴向外旋转至顶模端点与设计轮廓线的某一点重合,然后安装所需的加宽块、加高垫等。加宽块的大小按模拟结果计算。

方案4:旋转部分顶模,加装加宽块。

根据隧道断面的尺寸,选择最小的一个截面尺寸作为设计基准截面,将顶模设计为四块,r1分为两块大小一样,r2左右各一块。模板之间用螺栓连接。最小断面施工时直接使用,其他断面施工时,将顶模从正中间分开,两侧的顶、侧模同时移至相应的位置,然后将r1模板向外旋转使端点与设计轮廓线的某一点重合,然后安装所需的加宽块。再通过油缸、加高垫或两者结合将模板升至要求高度。加宽块的大小按模拟结果计算。

1.2 支撑系统

支撑系统的作用是支撑整个模板系统与承受衬砌时压力防止模板变形与向内收缩。支撑系统主要有上下纵梁、立柱、门架横梁、纵向联接件、八字支撑、拱部横梁、拱部小立柱、丝杆、油缸、平移机构、行走机构等部件。除上下纵梁、纵向联接件、八字支撑、行走机构等少数部件与普通台车相同外,其他都要进行改进。

立柱。

单线铁路隧道净空都较小,现在大多采用无轨运输施工,因此台车轨距要求较大。为了便于安装侧向油缸与丝杆,立柱均设计为H型。小断面时丝杆与油缸均安装在中间竖板上。加宽后油缸与丝杆的长度不够,因此立柱靠模板一侧必须设计有可拆装、可调长短的支座,以满足不同加宽要求。

门架横梁。

断面加宽时,模板均要向外侧移动,因此平移小车的轨道比普通台车要长。此外,当台车要求加宽的较大时,平移小车有可能超过立柱靠模板一侧,门架横梁必须加长。

平移拉杆。

台车的加宽均是设计在顶模中间,加宽时两平移小车之间的距离是变化的,平移拉杆的长度必须是可调整的。在加宽中要利用平移油缸将模板分开,平移拉杆上还要设计油缸安装销孔。若平移采用双油缸,则可以省掉平移拉杆。

拱部横梁。

要设计成段,长度调节可采用加长节丝杆。

拱部小立柱。

两端拱部小立柱上设计有油缸安装铰耳,以便安装加宽油缸。

支撑丝杆。

支撑丝杆由螺杆、螺母及钢管组成。在尺寸许可的条件下尽可能使螺杆长度较大。当加宽梯度较大时,可设计另配螺母与钢管以满足加长要求。

1.3 液压系统

隧道断面每加宽10 cm,高度相应加高2 cm。采取第1、第3、第4方案加宽后,台车自然达到高度,采取第2方案加宽后台车达不到标高,必须通过顶升油缸或加高垫块来加高,因此油缸行程比普通台车要长。

台车变换断面时,为提高效率减轻劳动强度,前后设计有两个油缸。因此,要增加油管、接头,换向阀要改成十联阀。

2 台车使用

衬砌台车在工程中已经广泛使用多年,普通衬砌台车的使用方法及注意事项操作人员均已掌握。多断面隧道衬砌台车的操作与普通衬砌台车操作一样。不同的是在衬砌之前要进行断面变换。下面介绍如何进行变换操作。

1)将台车顶升油缸降到最低点,使侧模着地,不能着地时可加方木。其目的是增大顶部空间,使顶模平移时更安全。

2)拆除顶模联接螺栓、拱部横梁螺栓以及平移拉杆联接销,将平移油缸安装到平移拉杆上。此时台车拱部两侧只有四个油缸相连接,若有其他连接时必须全部拆除。

3)启动油泵将油缸伸出,若台车上已有加宽块,则伸出少许后将加宽块模板取下再将模板移到相应的位置,若无加宽块则直接移到相应位置。此时两边顶模之间的距离稍大于理论距离,以便安装加宽块。当移动量较大时可利用侧向油缸辅助平移油缸。

4)模板采用第1、第2方案设计时直接将加宽块安装即可,采取第3方案时模板必须旋转。此时要将第一环与第二环顶模之间连接螺栓拆除。利用千斤顶或手拉葫芦将模板旋转到适当位置并固定,两边顶模旋转到位后将加宽块安装好,安装楔块。拆除第二、第三环顶模之间的连接螺栓,同样的方法将第二环模板旋转,同时将第一、第二环模板之间的螺栓连接,安装第二环加宽块。依次类推将全部加宽模板安装好。模板采取第4方案设计时,模板旋转没有转轴,须将r1,r2模板联接螺栓松掉但不能取下,其他与第3方案旋转方法相同。

5)安装各加长节或加长块,将模板调平,螺栓拧紧,必要时可利用油缸辅助。

6)将平移拉杆连成整体,平移油缸恢复原位。

7)按图纸安装或拆除侧模丝杆加长节。到此断面更换完毕。

3 结语

1)变截面隧道衬砌台车设计的关键是确定模板加宽的方案与隧道洞内进行截面变换的方式。制作通用衬砌台车的目的是为了降低成本。这里的成本包括台车制造成本与台车的使用成本。必须对两者综合考虑确定最佳方案。一般截面变换多的隧道,设计重点在隧道洞内进行截面变换的方式;截面变换不多的隧道设计重点在模板加宽的方案上。2)文中是以单线铁路隧道为例进行设计的,实际施工中往往还有其他形式的变截面隧道。但设计的原理是相同的,即不管如何变化,都是利用其中某个基本截面,采取近似法实现其他截面衬砌。3)截面变化太大的隧道,文中方案都无法实现,设计时应主要考虑台车的主架、行走、液压等的通用性,尽可能多地利用现有部件以降低成本。4)隧道洞内进行截面变换的方法有很多,文中只是其中最为方便的一种,不管采取哪种方法,设计时必须考虑变换过程中的安全措施。

参考文献

[1]曲俊英.谈机械设备的技术改造[J].山西建筑,2005,31(6):44-45.

变截面桩承载特性的研究综述 篇7

1 变截面桩在桩基工程中的应用

1.1 挤扩支盘桩的研究现状

有学者分别从现场测试和数值模拟等方面对挤扩支盘桩的桩身荷载传递规律进行了研究。

钱德玲[3]由现场测试分析发现, 轴力分布曲线在支盘上下端位置发生了急剧的变化, 轴力明显降低, 其耗损的轴力完全由支盘承担, 并将其转嫁到支盘底部的土层, 从而使桩端阻力明显降低。这是支盘桩承力的特性, 也是支盘桩高承载力的原因所在。而支盘底部土体的挤密和“预压”, 为提高支盘承力起到了不可低估的作用。

杨志龙[5]和吴兴龙 (2000年) [6]通过现场试验和有限元分析, 发现支盘的承载作用明显、挤扩支盘桩为摩擦多支点端承桩、支盘附近的桩侧摩阻力有所下降等结论。

余建民等 (2006年) [7]采用有限差分软件FLAC3D模拟支盘桩的荷载传递特性和破坏机理。结果表明, 支盘桩受力过程中, 由于支盘上部与土体脱离, 桩侧阻力会出现负的摩阻力。推断桩的破坏是上、下盘之间的土体发生剪切破坏所致。

有以下学者主要通过现场测试对挤扩支盘桩的单桩承载特性进行了相关研究。

钱德玲 (2001年) [3,4]认为挤扩支盘桩是利用支或盘将荷载逐一传递到不同深度、较好的土层, 用分层承载的方法逐一卸荷, 减小桩端荷载和沉降, 同时使桩具有较好的稳定性和较高的承载力。其研究结果表明, 影响挤扩支盘桩承载力的主要因素包括了主桩直径、承力扩大盘的高度、间距、位置及数量等。通过对大量实际工程的试验结果的统计分析, 并结合灌注桩基础规范的相关规定, 提出了支盘桩主桩身和承力盘直径的取值方法、支盘桩承力盘的竖向间距取值范围和群桩基础中基桩的横向合理间距。

高笑娟 (2005年) [8]通过支盘桩的静载荷试验, 发现承力盘位置与土层的性质密切相关, 浅层承力盘先于深层发挥作用。第一个承力盘承担的荷载最大, 这说明了第一个支盘的设置位置尤其重要, 较好土层的性质以及较大的盘间距为第一个支盘的承载力发挥提供了必要的条件。将最靠近桩顶的承力盘设计为最大, 下部承力盘直径逐渐减小, 既可以充分发挥各个承力盘的作用, 又可以减小混凝土的用量, 达到了降低工程造价的目的。

有学者通过现场试验和室内模型试验对挤扩支盘桩的单桩破坏模式进行了研究。

钱德玲 (2003年) [4]基于现场试验结果, 研究了支盘桩的受力特性和破坏性状。在载荷试验前后分别做动测试验, 发现成桩质量良好的支盘桩, 即使在达到极限荷载后, 仍保持完好的桩形, 因此推断支盘桩的破坏不在于桩体本身或支盘的破损, 而在于支盘下土体和桩端土体的破坏, 即支盘桩的破坏是支盘下土体的剪切破坏和桩端土体的贯入破坏。钱永梅 (2004年) 通过对支盘桩的小比例尺模型试验也得到相似的结论。

1.2 扩底桩的研究现状

有学者分别从现场测试和数值模拟的方面对扩底桩的桩身荷载传递规律进行了研究。

施峰、蔡来炳等 (1999年) [9]基于11根有埋设测试元件的现场试验的结果, 研究了软土地区人工挖孔扩底桩的荷载传递机理及侧阻力、端阻力的变化规律;并统计和分析了300根人工挖孔桩的静载试验资料, 提出了承载力的计算方法和桩端常用土层的极限承载力取值范围。

汪文彬, 杨敏 (2005年) [10]运用弹塑性有限元分析了扩底桩的荷载传递特性, 指出扩底桩的桩底荷载传递率与刚度比、长径比、扩底直径、扩底性状以及荷载大小的关系;并通过对其桩底土的应力分布特性的分析, 认为桩底土的竖向应力收敛快, 影响范围小, 且桩底土有效压缩层薄。

侯超群 (2004年) [11]对两根试桩 (一根直杆桩, 一根扩底桩) 进行了现场静载荷试验, 并提出了计算人工挖孔扩底桩容许承载力的经验公式, 采用有限元方法分析了桩周土及桩底土层应力应变变化规律, 同时还研究了桩端土层的竖向压应力和桩侧剪应力分布特性以及扩大端的临空面对应力的影响。

有以下学者主要通过现场测试对扩底桩的单桩承载特性进行了研究。

顾宝和, 高广运等 (2004年) [12]对大直径扩底桩进行了现场试验研究, 其研究结果表明, 大直径扩底桩的变形、破坏性状不同于浅基础及一般桩基础。大直径挖孔扩底桩下的土体以竖向变形为主, 伴随有侧向挤压, 无向上隆起;当荷载较大时, 扩底端上方有一临空面 (由于土拱的作用和土的凝聚力而不致塌落) , 扩底端底面外侧有伞形拉裂缝, 存在一拉应力区, 接近扩底端头处裂缝较宽, 越远越窄以至逐渐消失。

霍志芳 (2002年) [13]通过大量试桩资料和有限元计算分析, 给出了以强度理论和相对变形为控制标准的人工挖孔扩底桩竖向承载力计算公式, 提出了扩底桩地基变形模量的确定方法, 并从Mindlin解出发利用数学方法得出了影响地基土变形模量的因素——泊松比, 初步确定了比较完善的变形模量计算公式;并考虑了扩底桩的“拱效应”特点引入了有效桩长的概念, 最后结合公路规范推出了比较实用的人工挖孔扩底桩轴向承载力计算公式。

张志勇、陈晓平 (2000年) [14]对均质地基上扩底桩单桩在不同荷载大小、不同桩土模量比、不同头径比的临界桩长进行了有限元数值模拟, 得出扩底桩单桩临界桩长与桩土模量比和头径比有关, 但在容许承载力范围内与荷载大小无关的结论。

2 变截面桩在复合地基中的应用

支盘桩和扩底桩均属于变截面刚性桩, 研究方法多采用桩基理论, 而关于变截面桩应用于复合地基的研究报道得较少。

席培胜 (2007年) [15]运用能量守恒定律, 分析了机械参数与单桩设计参数、工艺参数和工程地质参数之间的理论关系;通过现场载荷试验, 发现变截面水泥土搅拌桩的单桩承载力和复合地基承载力比相同桩长的双搅桩和常规桩都要高, 并提出单桩承载力主要是由:桩侧摩阻力;扩大头端承力;桩端阻力三部分组成。并结合三种单桩破坏模式提出了单桩极限承载力计算公式, 但是尚缺少理论验证。

张善, 宋宁生等 (2008年) [16]运用FLAC3D对钉形桩单桩承载特性进行了三维数值分析。其结果表明钉形桩较常规桩其单桩承载力有较大提高;在其他条件相同情况下, 钉形桩的单桩极限承载力在一定范围内随扩大头高度、扩大头直径增加而增大;并认为从承载力角度, 钉形桩存在有效桩长。

易耀林, 刘松玉 (2008年) [17]运用FLAC3D对钉形桩单桩复合地基载荷试验进行了三维数值模拟。结果表明:钉形搅拌桩桩身荷载主要集中在扩大头部分, 且衰减较快, 变截面处桩身轴力有较大衰减, 扩大头桩侧摩阻力较大, 下部桩体侧摩阻力较小;桩身变形集中在扩大头, 桩间土变形则集中在变截面以下较短范围内。

3 结语

悬臂浇筑变截面连续箱梁桥施工探析 篇8

佛山市南海区金溪大桥全桥总长1131 m, 其中主桥上部构造为 (60+100+60) m三孔预应力混凝土变截面连续箱梁, 主梁采用单箱双室截面, 根部梁高5.5 m, 跨中梁高2.2 m, 箱梁底宽13.25 m, 两侧翼宽4.5 m。下部构造主墩墩身为薄壁空心墩, 主墩纵向宽为2.5 m, 横向宽为13.25 m, 基础为φ1.8 m钻孔灌注桩, 每个主墩设双排6根桩。

二、施工过程控制要点

(一) 图纸复查

施工中及时检查各部位尺寸, 钢筋和管道位置, 发现遗漏及时纠正。

(二) 挂篮制作

采用菱形桁架式挂篮组成, 挂篮由主桁架、底模系统、前上横梁、内外模板、走行及锚固系统组成。

1. 挂篮主要技术参数

最大梁段重85t, 在满足刚度前提下, 应尽可能减轻挂篮重量, 减少悬臂T构产生挠度。挂篮主要技术参数如下:

适用最大梁段重:85 t;

挂篮自重:38 t;

适用梁高:2.2～5.5 m;

适用最大梁宽:顶22.25 m、底13.25 m;

适用最大梁段长:4.0 m;

走行方式:无平衡重自行;

挂篮抗倾覆稳定系数:灌注时2.71, 走行时2.17。

2. 材质要求

菱形桁架挂篮刚度的变形小于0.5 cm, 前吊带2根, 用2根Ф32精轧螺纹钢筋和螺母联结而成。下端与底模架前横梁连接, 上端与主桁架前上横梁连接。吊带用两个LQ32螺旋千斤顶及扁担梁悬吊。后吊带采用2对4根Ф25精轧螺纹钢筋 (在浇筑上一块箱梁时, 预埋好孔洞) 。

(三) 挂篮预压

挂篮施工前须预压以消除非弹性变形, 并测定其弹性变形与非弹性变形值。挂篮使用外力加载法预压, 即在挂篮底模上堆载砂袋预压, 分层均匀铺设。加载总重量为最长梁段底板、顶板、腹板重量之和乘以1.2安全系数后的重量, 即G=3192×2.6×1.2=99.6t, 预压时两套挂篮应平衡加、卸载, 加载至设计荷载持荷12h后进行卸载。加载过程分5级 (每级约20t) , 每级荷载持续时间不少于30min, 最后一级为1h, 然后分5次卸载, 并根据分级压载和卸载后的观测值确定各分段所产生的弹性变形和非弹性变形, 确定完全非弹性变形值和消除完全非弹性变形的压载值, 从而确定各梁段浇筑混凝土时所产生的弹性值。

(四) 标高的确定

1. 抛高量的确定

在实施过程中, 对桥梁结构结合挂篮重量、挂篮变形、预应力钢筋的应力损失、混凝土徐变的产生进行理论模型计算, 预设抛高量, 同时在施工过程中进行动态检测, 针对检测结果进行复算, 修正抛高量。如此循环进行, 直至合拢完毕。

2. 抛高量的修正

抛高量修正示意见图1。

式中:y为本次浇筑梁段梁底标高;

△为角度影响修正项;

△H为上一梁段后测量点标高与原设计梁底标高之差;

y1、y2分别为定位时上一梁段前后测量点标高实测值;

L1、L2分别为上一梁段与本次浇注梁段长度。

3. 施工过程中的标高监控

为保证悬浇箱梁的合理线形, 应对桥型施工阶段进行测量监控。

(1) 0#块施工完毕后, 在0#块梁顶正中间设置水准点和位移控制点。水准点应以三等水准引测;控制点从附近控制点引测, 重新布置四等网。平面控制网采用经纬仪或全站仪建立水准点和控制点, 并经常观测。

(2) 控制点标志用φ16螺纹钢制作, 钢筋露出顶面混凝土约1cm, 露出端上部加工磨圆并涂上红油漆。每个悬浇箱梁节段设3个测点, 以箱梁中线为准对称布置。测点离节段前端15cm, 该测点既是控制箱梁中线平面位置的测点, 又是箱梁标高控制点和挠度变形观测点。埋设的钢筋测点必须与箱梁顶板中上、下层钢筋焊接牢固, 其底端要抵紧顶板的底模板上。在箱梁整个悬浇施工过程期间, 应对所有基准点和测点加以保护, 不得损坏和覆盖。

(3) 每段箱梁悬浇时应以四等水准测量观测6个工况标高变化:挂篮前移前、挂篮前移后、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力张拉前、预应力张拉后。测量时间应控制在早上6～8点之间。

(五) 混凝土浇注过程的控制

1. 混凝土浇注的顺序

每一悬臂段浇注要求一次性完成。浇注顺序应从挂篮前端向后浇注, 使挂蓝前期挠度大, 后期挠度小, 前期出现的挠度在后期浇注过程中完全弥补。

2. 一般悬臂段的混凝土浇注的挠度控制

一般悬臂段的平衡由悬臂段混凝土自重来保持, 应尽可能使两翼悬臂的混凝土的浇注保持均衡。对此, 采用如下措施:

(1) 所有混凝土均由一个接料口进入, 均匀分送两翼悬臂, 防止产生容重差。

(2) 在S00块中点设置固定混凝土泵管三通接头, 保证两翼悬臂混凝土的输送距离、输送量、浇注速度相等。

(3) 加强观测, 如出现浇注速度差异, 则采用备用沙包保持平衡。

3. 合拢段的混凝土浇注过程的挠度控制

(1) 在合拢段的施工中, 注意挂篮对称移至S12、S12'块, 使挂篮重量在边跨悬臂及边跨现浇段端部均摊。

(2) 边跨合拢段的平衡压重的设置:边跨合拢施工时, 在中跨悬臂端施加一半的边跨合拢段箱梁重的合拢平衡压重, 中跨悬臂端根据实际不平衡差重补压达到平衡, 中跨合拢段的平衡压重的设置同上。但是须注意在混凝土浇注的过程中, 同步卸除中跨悬臂上等量的平衡配重。同时注意去除挂篮的过程须同步、对称进行拆除。

(3) 合拢段混凝土浇注温度控制:合拢温度应选择一天中最低并且较稳定的温度, 总体温度控制在20℃。

(六) 预应力钢束张拉过程的挠度控制

1. 材质选用

大桥主桥箱梁纵向预应力均采用270K级钢绞线, 预应力束有19φj15.24、15φj15.24、12φj15.24三种形式, 锚具均采用OVM定型成套产品。竖向预应力设置采用φ32精轧螺纹粗钢筋。大桥主桥0#块墩梁临时固结采用φ15无粘结钢绞线锚固, 锚具采用OVM15-1。

2. 张拉时间要求

每一梁段浇注完成后, 当混凝土龄期达到7天且强度大于或等于设计强度的90%, 即50 MPa时, 张拉纵向预应力钢束, 当挂篮移出一个梁段, 尽快进行竖向预应力钢束的张拉。

3. 张拉机具选择

该桥使用YCW650型千斤顶张拉纵向预应力钢绞线, 用YG-70型穿心单作用千斤顶张拉竖向预应力精轧螺纹钢筋。张拉机具与锚具应配套使用, 在进场前进行检查和校验。

4. 张拉过程的挠度控制

(1) 张拉过程的应力控制:合拢张拉力为1860kN。

(2) 张拉前后挠度变化。随着悬臂的伸长、箱梁断面尺寸的减小, 张拉引起的箱梁挠度变化也不断增大。

(3) 张拉过程的挠度控制。为控制张拉引起的挠度, 在安装合拢段劲性骨架后, 张拉2W3和2B8合拢束, 使混凝土的弹性变形受限制, 从而控制箱挠度。

三、施工注意事项

第一, 施工过程应注意不良天气的预报, 如:6级以上大风、台风。在不良天气情况下, 应停止施工;停工时两端悬臂端不得出现不平衡荷载, 应确保挂篮的牢固性, 并有切实可行的防风应急措施。

第二, 施工过程应注意保持施工现场的整洁, 在S00块设置材料堆放区域, 严禁材料随意堆放, 以免出现不平衡荷载, 产生挠度。

第三, 拌和混凝土用的粗、细骨料及水泥应使用同一来源材料, 以使混凝土的弹性模量保持一致。

四、结语

通过实施效果可以看出, 施工控制基本达到预期要求。对悬臂浇筑大跨度连续变截面箱梁桥而言, 设计文件所提供的预拱度一般不能满足实际施工要求, 施工控制起到了补充设计和辅助指导施工的作用。由于变截面箱梁挠度的产生是一个长期、渐变的过程, 建议对桥梁竣工通车后的挠度实行定期监控, 及时通过备用的预应力钢束调整。

摘要：文章结合工程实际施工, 就大跨度连续箱梁桥悬臂浇筑施工过程中竖向曲线线形控制作初步探讨。