第一篇：水電工程設計論文：某水電站工程壓力鋼管及鋼岔管設計

水電工程設計論文：

某水電站工程壓力鋼管及鋼岔管設計

【摘 要】根據某水電站工程的工程規模和特點、結合主要的設計計算研究壓力鋼管和鋼岔管的布置設計,使其結構布置安全、合理、經濟,滿足運行要求。

【關鍵詞】某水電站;壓力鋼管;設計

1.工程概況從調壓井后直接壓力管道。壓力管道內徑4.6m,主管全長804.473m,由上平洞段、上下轉彎段、斜井段和下平洞段組成,上下轉彎段轉彎半徑為15m,考慮施工方便,斜井段坡度1:0.8391。上平洞段長10.0m,斷面中心點高程1812.700m;上彎段長度為13.09m,斷面中心點高程1812.700m~1807.342m;斜井段長度為277.304m,斷面中心點高程

1807.342m~1594.915m;下彎段長度為13.015m,斷面中心點高程1594.915m~1589.557m;下平洞段長度為451.312m,斷面中心點高程1589.557m~1587.300m;明管段長度為39.752m,斷面中心點高程1587.300m(水輪機安裝高程)。壓力鋼管外采用C20素混凝土襯砌,抗凍標號F200,抗滲標號W6,襯砌厚度0.6m。

岔管及支管為明鋼管,外包C25鋼筋砼。1#岔管是一分為二的卜型內加強月牙肋岔管,分岔角70°,主錐、支錐各由三節錐管過渡;2#岔管是一分為二的卜型內加強月牙肋岔管,分岔角72°,主錐、支錐各由三節錐管過渡。岔管的設計內水壓力3.25 N/mm2(包括水擊壓力)。與1#岔管相連接的主管內半徑2.3 m,1#岔管公切球內半徑2.7 m,與1#岔管相連接的支管內徑分別為1.7m和1.1m。與2#岔管相連接的主管內半徑1.7 m,2#岔管公切球內半徑2.0 m;與2#岔管相連接的支管內半徑1.1 m,支管間距15m。

3.材質選擇

壓力管道主管段管徑4.6m,支管管徑1.1m,岔管最大直徑5.4m,最大內水壓325m。由于鋼管的HD 值較大,從結構應力分布、抗外壓穩定、制作卷板能力、焊接工藝和經濟性等綜合比較決定,鋼材采用高強鋼。埋管采用段采用16MnR鋼,由于岔管受力極其復雜,岔管肋板為三向受力結構,還需采用耐層狀撕裂鋼,通過對鋼材生產質量、性能、價格和使用運行情況的分析比較, 1#鋼岔管和2#鋼岔管最終采用滿足設計要求的80Kg級壓力容器鋼;其特點是:(1)強度高,能適應和滿足岔管的不良應力分布,減少管壁厚度和鋼材用量;(2)經調質和退火處理后,化學成份合金含量適中,焊接熱裂紋敏感性能較好,且碳含量及碳當量低,改善了岔管的焊接條件和性能,預熱溫度和殘余應力的消除要求較低;(3)肋板鋼材含硫量小于0.8% ,Z向抗層狀撕裂性能良好,斷面收縮率大于25%。

4.結構計算

4.1 計算荷載。

(1)外水壓力:考慮正常蓄水位的內水外滲和該部位地下水,并根據該段Ⅲ類圍巖情況,考慮折減系數0.7。壓力管道起始點的外水壓力為0.28MPa,末點的外水壓力為0.11MPa,整個壓力管道段的外水壓力為0.11MPa～1.73MPa。

(2)考慮3臺機瞬間丟棄負荷沿程最大水錘壓力+相應內水壓,通過過渡過程分析,岔管段設計內水壓力(包括水擊壓力)為3.25MPa。整個壓力管道段的內水壓力為0.55MPa~3.25MPa。

(3)施工期灌漿壓力:回填灌漿壓力采用0.2~0.3MPa;接觸灌漿壓力采用0.1MPa。

4.2 荷載組合。

(1)運行期(荷載組合):內水壓力(含水擊壓力)+彈抗。

(2)檢修期(荷載組合):外水壓力。

(3)施工期(荷載組合):灌漿壓力。

4.3 壓力管道的工程地質條件。

洞室埋深40~120m,圍巖主要處在新鮮～弱風化巖體內,屬Ⅲ類圍巖,建議K0

=3000N/cm3。樁號0+730~0+769m過溝段,成洞條件差,須采取強支護措施。1620m高程以下壓力管段有滴水滲水現象,須采取防腐措施。

4.4 計算成果。

4.4.1 埋管段。本工程中壓力管道段的進出口段不滿足最小覆蓋圍巖要求,按明管設計,中間部分按埋管設計。通過各種工況的計算,壓力管道的出口的壁厚由內壓控制,按鍋爐公式計算;壓力鋼管的中間部分的壁厚由外壓控制。

壓力鋼管抗外壓穩定分析首先是要確定外水壓力的大小。外水壓力至今還缺少理論計算公式,只能根據地形地質條件、工程類比等綜合確定。外水來源有2種,一是地表水下滲產生外水壓力;二是隧洞內水外滲形成外水壓力。外水壓力與地下水位線無明顯聯系,而與隧洞內水外滲直接相關,跟隨隧洞充水和放空時內水升降稍有滯后的上升和消落。考慮正常蓄水位的內水外滲和該部位地下水,并根據該段Ⅲ類圍巖情況,考慮外水折減系數0.7。

鋼管抗外壓設計有3種:光面管、錨筋式鋼管和加勁環式鋼管。采用光面管抗外壓對高水頭電站不太經濟;錨筋式鋼管便于洞內混凝土回填,但錨筋與鋼管焊點多,影響鋼管質量;考慮到本工程水頭較高,故采用加勁環式鋼管抗外壓。管壁抗外壓穩定分析采用米塞斯公式計算。計算結果表明,管壁厚度對抗外壓的影響遠不如加勁環間距、高度和厚度的影響大,且加勁環自身的抗外壓值一般要低于管壁抗外壓值。管壁厚度主要由內水壓力控制,加勁環參數由外水壓力決定,為了充分發揮兩者的作用,宜在管壁滿足抗內壓的條件下加密、加高、加厚加勁環。加勁環間距一般為管壁厚度的60～240倍,加勁環太密的缺點一是制作、焊接工作量大,二是混凝土不易澆筑密實,影響澆筑質量;加勁環高度受開挖洞徑制約,增加高度勢必增大開挖洞徑;加勁環厚度與管壁厚度相差不宜過大,以利于施焊。

經綜合比較,斜井段及下平洞段從上至下采用16MnR鋼,厚度為22 mm~28mm。加勁環間距分別為2000mm、1000mm、700mm、1000mmm、2000mm,高度200mm,采用與管壁相同的鋼材。

4.4.2 岔管段及支管段。岔管是由錐管、柱管、肋板(梁)焊接而成,是一種板殼組合結構,其在內水壓力作用下應力分布和變形很不均勻。在運行工況下,管內壁承受3.25 MPa內水壓力;各管節厚度及梁厚度均扣除2mm的銹蝕磨損裕度。對本工程岔管的計算優化過程和結果表明,管殼上發生應力集中的部位在管殼母線的轉折處,在一定的平面布置條件下,岔管管殼應力集中的程度取決于管殼母線間的轉折角大小,在符合規范及設計要求的前提下調整角度,可極大地改善管殼應力集中的程度,從而使管殼應力分布趨于均勻。

岔管的體型龐大,結構復雜,1#岔管主錐體最大直徑2.7 m,2#岔管主錐體最大直徑2.0 m。鋼岔管和支管按明管計算,設計情況下膜應力區允許應力取0.5σs,局部應力區允許應力取0.8σ。計算結果見表1:

綜上所述,本工程壓力鋼管根據不同管段所受內、外壓力不同,確定壓力鋼管壁厚設計是合理的。根據工程的特點,結合主要的設計計算布置鋼岔管,結構布置安全、合理、經濟,滿足運行要求。壓力鋼管的環間管殼及加勁環有足夠的安全儲備.能夠滿足工程需要,安全可靠。另外,要求施工時盡量保證鋼管的焊接質量以及加勁環與混凝土的澆筑質量.以提高壓力鋼管的承壓能力。

第二篇：沉管端鋼殼施工工藝研究論文

1工程概況

端鋼殼安裝在沉管管節的2個端頭，與管節混凝土澆筑為整體，其施工方法有一次整體澆筑的一次成型和分段施工的二次成型，一次成型適用于工法廠管節預制，二次成型適用于管節干塢法預制。本文闡述的一次成型端鋼殼施工工藝主要借鑒港珠澳大橋島隧工程，二次成型施工工藝主要參考洲頭咀隧道工程。港珠澳大橋海底沉管隧道全長5.664km，由33個管節組成，共34個管節接頭，標準管節長180m，寬37.95m，高11.4m，采用兩孔一管廊截面形式，端鋼殼采用一次性整體澆筑形式，有兩種類型：A型（共34套）、B型（共32套），端鋼殼尺寸為650mm×280mm的L形截面，主要由端部面板（24mm×620mm）、翼緣板（30mm×280mm）、加勁板及連接焊釘（準25mm）組成。

2一次成型端鋼殼施工工藝

一次成型端鋼殼是指管節端鋼殼采用整體式設計，在管節混凝土澆筑時安裝就位并調整到設計要求的精度，管節預制完成后即可使用，無需進行面板安裝、灌漿及防腐等二次施工。施工工藝流程：端鋼殼制作→端鋼殼拼裝→端鋼殼安裝固定→端鋼殼調整→端鋼殼防腐。

2.1端鋼殼制作

為提高端鋼殼的加工制作精度，單個端鋼殼由專業鋼結構制作廠家分14塊在工廠內制作，如圖3所示。為方便制作過程的變形控制，端鋼殼所有材料均使用數控下料，采用專業工裝拼裝固定后再進行分段焊接成型。考慮到沉管預制在島上施工，為保證端鋼殼對接接頭的焊接質量及控制單塊構件的變形，在考慮構件裝車運輸全體下，將部分較小的端鋼殼加工成型后對接成整體，減少后期現場拼裝、焊接的工作量。根據端鋼殼加工分塊的特點，到達預制廠時為10大塊。

2.2端鋼殼拼裝

端鋼殼拼裝分為三部分，一是在工廠內預拼裝，二是在預制廠拼裝場地拼裝，三是在預制廠廠房內拼裝。預制廠拼裝場地拼裝指端鋼殼運輸到達預制廠后，為減少安裝對接的工作量，加快端鋼殼安裝進度，在拼裝場地專用拼裝臺座上，提前將B1+B2、B3+B4、B9+B10對接成整體再運輸至預制廠廠房內，拼裝完成后，端鋼殼共分為7塊。預制廠廠房內拼裝指在端鋼殼安裝前，提前將端鋼殼轉運至廠房內，將（B1+B2+B3+B4）、（B7+B8+B9+B10+B11+B12）在廠房內進行拼裝、焊接、調整平整度，提前對焊接點進行焊縫檢測，以減少在鋼筋籠上的對接工作量，拼裝完成后，端鋼殼共分為4塊，分別為底板1塊、墻體2塊、頂板1塊。

2.3端鋼殼安裝固定

頂板鋼筋綁扎完成后，為便于端鋼殼安裝，提前將鋼筋籠向前頂推1m，在測量放樣出端鋼殼定位基準線后開始安裝。端鋼殼安裝采用先底板、后側墻、再頂板的安裝順序，對底板端鋼殼與墻體端鋼殼接頭進行對接、焊接及打磨。頂板端鋼殼安裝前，提前對底板與墻體接頭平整度及焊縫進行檢測，再根據測量臺架上的放樣點，安裝頂板端鋼殼，并固定于鋼筋籠上，隨鋼筋籠一起頂推至澆筑坑。

2.4端鋼殼調整

端鋼殼調整共分為3個階段：體系轉換后、模板安裝后、混凝土澆筑過程中。鋼筋籠頂推至澆筑坑，完成體系轉換后，通過全站儀測量，按底板、側墻、頂板的順序，采用手拉葫蘆將端鋼殼整體初調至基準線。端鋼殼初調到位，安裝模板端模系統，通過端鋼殼與端模支撐系統上的定位螺栓對端鋼殼進行精調，并調節端模支架的支撐螺栓，使支撐與端鋼殼緊貼、固定。仔細檢查各支撐螺栓的預緊狀況，然后再次對端鋼殼進行全面復測，確認平整度滿足要求后，用角鋼將端鋼殼與鋼筋籠進行焊接加固。在管節混凝土澆筑過程中，對端鋼殼進行全過程實時監測，根據測量數據通過調節支撐螺栓對端鋼殼的平整度進行微調，確保端鋼殼質量。

2.5端鋼殼防腐處理

端鋼殼除在鋼結構廠內進行防腐處理外，在管節頂推到淺塢，完成預應力施工后，對所有焊接位置及表面重新進行防腐處理，端鋼殼防腐按永久鋼結構等級標準執行，采用熱浸鋅70μm重度防腐涂裝，并在底板內側鋼結構上附加犧牲陽極保護，外側設置5mm預留腐蝕厚度。

3二次成型端鋼殼施工工藝

二次成型端鋼殼指在管節混凝土澆筑時先安裝端鋼殼主體結構，等管節預制完成后再整體安裝端鋼殼面板，最后需在端鋼殼主體與面板之間灌注高強砂漿。端鋼殼的現場安裝分3次進行：第一次在澆筑混凝土底板前安裝下段，第二次在澆筑上層結構前安裝上段，第三次是待混凝土充分固化后安裝端鋼殼面板。二次成型端鋼殼施工工藝流程為：端鋼殼制作→端鋼殼下段工字鋼安裝→端鋼殼上段工字鋼安裝→端鋼殼面板安裝→端鋼殼防腐→端鋼殼注漿。

3.1二次成型端鋼殼制作

二次成型端鋼殼工字鋼及鋼面板分開加工制作，考慮到端鋼殼整體尺寸、加工誤差、運輸便利、現場拼裝和精度控制等因素，將工字鋼分9段加工，鋼面板按設計圖紙分塊加工制作。

3.2二次成型端鋼殼下段工字鋼安裝

在進行端鋼殼下段工字鋼安裝前，先進行測量放線，再將端鋼殼下段工字鋼吊至安裝位置，以中心線、半寬/全寬輪廓線定位，直立面用線錘吊點定位和照對邊墻上的斜度線進行粗安裝。粗安裝完成后，安裝支撐臺架。支撐臺架除了支撐端鋼殼外，同時提供安裝端鋼殼的操作平臺，并能夾緊端鋼殼半成品部件，使半成品固定在正確的位置上，安裝支撐架還要抵抗澆筑混凝土時的側向推力。支撐臺架安裝完成后，將直立面與支撐臺架和沉管側板固定，下梁的下翼緣固定于沉管底板和現場預埋件上，上翼緣按照現場預埋件的間隔固定于短柱上，固定完成后，進行端鋼殼下段工字鋼的精調和沉管底板混凝土的澆筑。

3.3二次成型端鋼殼上段工字鋼安裝

底板混凝土澆筑完成后，開始安裝端鋼殼上段工字鋼，首先在支撐臺架上標注端鋼殼安裝線，復核其半寬、全寬、高度、對角尺寸的正確性，將兩側的端鋼殼根據傾斜度進行固定，然后將上面水平兩段安裝固定在支架上，用測量儀整體測量端鋼殼的平整度和傾斜度，再焊接必要的定位馬板和準備必要的定位工具固定整個端鋼殼。整個端鋼殼固定后，先將兩側的拼縫焊接好，再依次焊接剩余的3個接頭，待UT探傷檢驗合格后進行側墻和頂板混凝土澆筑。

3.4二次成型端鋼殼面板安裝

待側墻和頂板混凝土澆筑完成后，即可開始進行端鋼殼面板的安裝。首先用測量儀檢查端鋼殼在澆筑混凝土后的變形情況，用測量儀定出止水板的安裝線，將安裝線用洋沖孔打在端鋼殼的上下翼緣上；其次在端鋼殼H鋼的下翼緣焊接2個卡碼，用吊碼將止水板吊入卡碼中，在端鋼殼H鋼的上翼緣再焊接2個卡碼卡住止水板，卸下吊卡，用卡碼和鐵楔固定好并點焊；最后采取從中間向兩邊、從下而上進行的安裝順序，將已焊好螺栓并開好焊接坡口的止水板吊裝定位，頂緊于定位板上，并隨時檢查與安裝線的對應，每延米間用鋼直尺檢查平整度。定位焊應牢固，無缺陷，焊接前將焊縫周圍清潔干凈，先焊接頭隔板處的塞焊，再從中間向兩邊逐段焊接。第一塊止水板焊完后，測量其變形情況，確認施工方式能達到要求后再裝焊其它鋼面板，過程中邊裝焊邊測量，保證精度要求。

3.5二次成型端鋼殼防腐

端鋼殼制作安裝完成后，進行防銹、防腐蝕處理，防腐涂層包括端鋼殼面板施工完成以后所有的外露表面，首先進行一道底漆施工，采用702環氧富鋅底漆（20μm厚），再進行2道防銹漆施工，采用846環氧瀝青厚漿型防銹漆（250μm厚）。3.6二次成型端鋼殼注漿在端鋼殼面板姿態和平整度復測滿足要求的情況下，進行端鋼殼注漿，端鋼殼注漿采用M40水泥砂漿，將端鋼殼腹板和面板之間的空腔填充，灌注壓力控制在0.3～0.5MPa。水泥砂漿灌注從下至上，從中間至兩邊，分步對稱緩慢均勻進行。每一隔腔的灌注應待其相應的排氣孔持續流出水泥漿5s后方可封閉排氣孔，封孔后持續加壓灌注10～20s后封閉灌注孔。注漿完成后，及時將注漿孔及排氣孔封焊，并將焊疤打磨平整。

4工藝比選

通過以上一次成型和二次成型的工藝分析可知，一次成型端鋼殼存在施工費用低、施工工期短等優點，適用于工廠化、流水施工管節預制；二次成型施工工序繁雜，施工工期較長，施工費用較高，適用于分段施工的干塢預制。以下從施工方法、施工成本、施工工期、質量控制和安全保證等方面進行對比分析。

5結語

本文通過對兩種典型沉管預制法端鋼殼施工工藝的介紹，總結、分析了兩種端鋼殼的特點和適用范圍。從分析可知，兩種端鋼殼施工工藝均可行，各具優劣，但比較而言，一次成型端鋼殼施工工藝作為端鋼殼施工的一種新型工藝，適應性強，工期短，成本低，對于管節預制數量多的沉管施工更具優勢，可為今后工廠化管節預制及其他類似工程提供參考。

第三篇：地鐵預應力長軌枕鋼模的設計論文

摘要:通過對國內常用的地鐵預應力混凝土長軌枕鋼模型的結構分析，結合鄭州地鐵2號線的技術要求和公司多年來生產普通預應力軌枕和高速岔枕的成功經驗，研制成功并應用了新的鋼模結構、氣囊式橫孔成孔器、橡膠復合鐵擋板等工藝配件，解決了地鐵長枕尺寸精度差、橫孔周圍和端部蜂窩麻面嚴重的現象，使地鐵長枕尺寸精度和外觀上都了一個檔次，順利通過了鐵總質檢中心的型式試驗和業主的進場驗收。

關鍵詞:地鐵長枕;鋼模;工裝;研制

1研究背景

地鐵預應力長軌枕(以下簡稱地鐵長枕)，作為地鐵線路常用的基礎部件，隨著地鐵建設里程的快速延長，需求量也日益增多，但目前在流水機組法地鐵長枕的生產過程中，普遍存在套管位置精度超標、坡度不合格、外觀質量差，特別是橫孔周圍和端部因為密封不嚴漏漿造成的外觀質量差，有時甚至發生被施工單位退貨的情況，影響地鐵線路的正常施工。我公司有幸中標了鄭州地鐵2號線的地鐵長枕、短軌枕和岔枕的供應。由于地鐵和大鐵的業主不同，所以對產品要求的理解也不盡相同，地鐵相對于大鐵對于產品的外形尺寸的要求基本相同，但外觀要求更為嚴格一點。我公司在大鐵普通預應力混凝土軌枕和高速岔枕鋼模型的基礎上，集各種鋼模型的優點，研制出了一種新型地鐵長枕鋼模型，其主要創新在于:

①使用機加工的端平板和定位螺栓，保證其塑料套管的位置和承軌面坡度;

②利用橡膠復合鐵擋板中橡膠的特性對軌枕端部進行密封;

;③利用充氣后橫孔成孔器的膨脹對鋼模側孔實現密封，放氣后成孔器收縮又可順利取出。

通過以上措施的實施，生產出的地鐵長枕，外觀基本沒有氣孔，非常漂亮。得到了同行和業主、監理的高度評價。研制出的一種橡膠成孔器已經申請了國家專利(專利號ZL201621326772.5)。

2地鐵長枕的鋼模研制

2．1地鐵長枕簡介

地鐵長枕分2.1米和2.2米兩種型號，由四根高強度螺旋肋鋼筋、數道箍筋、4個塑料套管和C60混凝土組成。塑料套管根據扣件系統要求設置在軌枕中心線兩側，相對尺寸公差小于±1mm，兩承軌面向內設1∶40的坡度，表面缺陷(氣孔、粘皮、麻面等)的長度≤10、深度≤5，要求十分嚴格。

2．2國內生產工藝現狀及存在的問題

目前國內生產地鐵長枕的生產基本上全部采用流水機組法生產工藝，鋼模為2×5的結構形式，為成本考慮，采用6mm的Q235鋼板拼焊而成，塑料套管直接安裝在上面，鐵擋板與鋼模殼體之間采用大間隙配合，橫孔成孔器采用鋼管加工而成，與鋼模側孔采用小間隙配合。這種結構的鋼模生產出來的產品存在承軌部位平面度超標，套管位置不準確，外觀蜂窩麻面多等諸多問題。

2．3鋼模及工藝配件的方案設計

經過分析，承軌部位套管位置、坡度平面度超差的根本原因，在于鋼模相應位置的剛度不足在焊接過程中變形所致，端部和橫孔周圍蜂窩麻面的主要原因在于鋼模和工藝配件之間的縫隙過大，混凝土在振動過程漏漿嚴重造成的。為此，我們分別制定了如下技術方案并進行了深入討論。

2．4方案研究和確定

2．4.1模殼設計

模殼提出了如下兩種方案:①沿用國內通用的結構形式，采用6mm鋼板拼焊而成，只是在承軌部位使用20mm厚的經過機械加工的鋼板。②基于成本和質量的雙重考慮，采用五段折彎模殼焊接成型，承軌部位結構同方案①。方案①的優點在于工藝成熟、成本較低，承軌部位尺寸保證率高，但缺點在于焊接和打磨工人技術參差不齊，難免出現模殼縱向拼焊處坑凹不平，產品在放松應力過程中造成掉角掉塊，影響外觀。方案②大大減少了縱向的焊縫長度，可有效避免方案①出現的問題，但難點在于模殼折彎時的精度控制。不過經過試驗，技術熟練的工人使用數控彎折機可以輕松實現標準要求。為產品外觀考慮，選擇方案②。

2．4.2套管定位方式的設計

套管定位方式有三種方案:①漲套定位，即套管套在圓錐彈簧卡上，利用彈簧卡向外的漲力實現套管的定位。②橡膠螺栓定位，在灌注混凝土之前把套管旋轉固定在鋼模殼體的橡膠螺栓上面。③螺栓定位，也是在灌注混凝土之前，兩人配合，將螺栓穿過鋼模底板的定位套，一人固定螺栓，一人旋轉固定套管，將套管固定在鋼模上面。以上三種方案安裝在20mm厚的鋼板上都能保證套管的定位精度，但由于是流水機組法生產工藝，在放松應力時，軌枕會相對于鋼模殼體沿縱向移動，所以方案①是行不通的。方案②的缺點在于脫模時需要通過產品自身重量和橡膠螺栓脫離，如果脫模困難，翻模機多次起降容易造成產品掉角掉塊。方案③的缺點是施工過程復雜，需要兩人配合。經過試驗，單根橡膠螺栓要脫離套管，需要40kg的力量，所以使用方案②在脫模環節還有可能存在脫模困難的問題，故最終選擇方案③。

2．4.3鐵擋板的設計

通常，軌枕長模設計時在兩節軌枕之間預留40－60mm的間隙，為避免混凝土在澆筑振動過程中漏漿，生產過程中使用鐵擋板四周與模殼端部內側進行密封。鐵擋板則為中部鉆有通過預應力鋼絲孔的4mm鋼板，地鐵長枕在脫模后要使用釬子和錘子使鐵擋板與軌枕脫離，清理完畢后，同預應力鋼絲一起放入鋼模，再次利用。經過多次反復，鐵擋板勢必發生變形，與鋼模殼體之間產生縫隙，導致混凝土漿體在振動過程中外流，端部出現蜂窩麻面。經過反復討論，決定在軌枕與軌枕之間采用全截斷框加鐵擋板復合橡膠的方案進行這個問題的解決，原理是用鐵擋板靠近邊部的部分緊貼軌枕模殼端部形成密封，密封面積大大增大，另外在鐵擋板與模殼接觸的一面復合上4mm厚的橡膠，利用橡膠的彈性和兩鐵擋板之間橡膠擋板向外的漲力，將鐵擋板緊緊的頂在模殼端部，使鐵擋板與模殼之間沒有一點間隙。

2．4.4成孔器的設計

地鐵長枕鋼模在產品圖紙相應位置，或鉆或割加工有分別穿過鋼模主梁、模殼等6塊鋼板的圓孔，生產地鐵長枕的廠家全部都是在混凝土澆筑前使用鋼管穿入鋼模的圓孔中，這6個圓孔為了和鋼管配合好，保證在混凝土振動過程中不漏漿或少漏漿，都要把配合間隙做的很小，這樣就導致混凝土振動完畢后，鋼管拔出困難或者拔不出來，再次穿入時也很困難的情況。隨著生產的延續，就不得不把圓孔孔徑擴大，導致漏漿，橫孔周圍出現大量的蜂窩麻面，外觀十分難看。我們發明的充氣氣囊式橡膠棒，和自行車輪胎一樣，但也具有一定強度，在插入橫孔后，將氣充到一定壓力，橡膠棒把鋼模上的孔密封起來，等到混凝土振動完畢，將氣放掉，很容易就能把它從鋼模內抽出來。即降低了勞動強度，由提高了產品質量和生產效率。

3地鐵長枕鋼模的主要技術特點

(1)使用經過機械加工的端平板和定位螺栓的套塑料套管定位方式，保證了承軌部位的平面度和塑料套管的定位精度;

(2)鐵擋板復合了橡膠，解決了軌枕因端部漏漿產生的蜂窩麻面;

(3)發明的充氣式橡膠棒，創新性的解決了地鐵長枕生產過程中成孔器安裝移出困難，周邊漏漿嚴重的問題。

4生產工藝和注意事項

使用本鋼模及工藝配件生產地鐵長枕的生產過程和使用通用地鐵長枕鋼模的生產工藝基本相同，但應注意以下幾點:①安裝鐵擋板前，需要檢查鐵擋板是否變形嚴重，復合的橡膠是否與鐵擋板脫離，并在有橡膠的一面涂上脫模劑備用;②鐵擋板安裝時，把復合有橡膠的一面朝向模殼;③橡膠棒在班后要充氣存放，使用前要檢查其是否漏氣。如果出現漏氣，則不得使用。

5結論

通過新型地鐵長枕鋼模的成果研制，實現了塑料套管的精確定位，鐵擋板與模殼端部及橡膠棒與橫孔的良好密封，完全避免了因為混凝土漏漿原因產生的蜂窩麻面。使用新型鋼模后，不僅產品質量得到了有效控制，生產效率明顯提高，工人勞動強度明顯降低，每套鋼模的生產節奏從8分鐘縮短到了5分鐘。生產出的產品得到了業主、監理和施工單位的一致好評，使地鐵長枕的產品質量邁上了一個新的臺階。經過相關單位的廣為宣揚，許多兄弟廠家到我公司進行參觀學習，此技術現已被廣泛使用。

參考文獻

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［2］中華人民共和國鐵道部．TB/T2190－2013混凝土軌枕［S］．

［3］周光輝，李建設，常盼陽．一種充氣型地鐵枕模型:中國，ZL201621326772.5［P］．

作者：楊陽 單位：汝州鄭鐵三佳水泥制品有限公司

第四篇：鋼壩閘在羅浮山旅游文化的引水工程應用論文

摘要:針對羅浮山旅游文化廣場引水工程的建設目標，通過鋼壩閘、氣盾壩、液壓升降壩3種景觀閘壩進行分析對比，確定了鋼壩閘方案。鋼壩閘具有造型美觀、安全可靠、運行方便等優點，對景觀要求較高的水閘工程設計有一定的參考價值。

關鍵詞:鋼壩閘;景觀;羅浮山;應用

1工程概況

羅浮山旅游文化廣場及游客服務中心項目位于羅浮山風景名勝區與長寧鎮交匯處，引水工程建設主要為了解決羅浮山文化廣場景觀用水的需要，從瀾石河引水至廣場以改善廣場的水環境和水質。引水渠道下游新建景觀水閘1座，設計過閘流量為70.35m3/s。景觀水閘設計閘室為單孔，凈寬9.0m，閘門高3.5m，采用底橫軸驅動翻板閘門———鋼壩閘，利用液壓啟閉裝置控制，控制房布置于閘室左岸。

2閘型的選擇

本工程位于羅浮山國家級風景名勝區，新建景觀水閘的主要功能為抬高河道水位，改善河道水環境、水生態、水景觀。目前常用的景觀閘壩主要有鋼壩閘、氣盾壩、液壓升壩，新建景觀水閘通過以上3種閘壩形式進行方案比選。2.1鋼壩閘水閘形式采用底軸驅動臥倒式翻板鋼閘門，俗稱鋼壩閘門，是城鎮河流生態景觀設計中采用的一種可調控溢流壩，由土建結構、帶固定軸的鋼制壩體、驅動裝置等組成［1］。鋼壩適用于河道孔口較寬(10～100m)而水位差比較小的工況(1～6m)。鋼壩閘門關閉時升起閘門擋水，開啟時平臥于閘底行洪，擋水時可以調節角度，閘門門頂可溢流過水，形成人工瀑布的景觀效果。閘門可精確控制開啟角度，水位可以任意調節。2.2氣盾壩氣動盾形閘門系統，簡稱氣盾壩，由美國發明，至今已應用30多年［2］，氣盾壩通過水氣囊充氣，支撐起擋水盾板，實現蓄水運行。通過對充氣壓力的調節，調整擋水盾板的支撐角度，控制所需的擋水高度。近年來，經過不斷改進，氣盾壩擋水高度可達8～10m，溢流時挑流效果好，過水均勻，跌水落差大，可形成良好的瀑布景觀。2.3液壓升降壩液壓升降壩是采用自卸汽車力學原理并結合支墩壩水工結構形式的一種新型活動壩［3］，同時具備擋水和泄水功能。液壓升降壩由面板、固定支撐桿、液壓缸、液壓泵站和混凝土基礎底板組成。液壓壩壩面形式多變，可采用平板形、弧形、機翼形等結構;面板高度可隨意調節、并可定制同步升降功能。擋水高度基本與普通活動壩類似，而壩體長度不受限制。2.4方案比較。經計算分析，本工程液壓升降壩造價最低，氣盾壩次之，鋼壩閘最高，但鋼壩閘擋水高度調節靈活，景觀效果最好，考慮到本工程景觀水閘地處風景名勝區，且閘門寬度較窄，地基條件較好，推薦采用鋼壩閘方案。

3鋼壩閘設計

3.1設計方案本工程鋼壩閘設計為單孔，主要由鋼閘門門體、啟閉設備和配套土建工程3部分組成。鋼壩閘閘孔尺寸為9m×3.5m(寬×高)，設計水頭為3.7m(門頂溢流按最大0.2m)，門葉為豎向懸臂受力結構，厚為0.207～0.45m;閘門采用底橫軸驅動方式啟閉，底軸外徑為0.65m，按扭轉彎曲受力條件設計，底軸中部設1個支鉸點，底軸與門葉采用焊接方式連接，底軸與底板及底檻通過開放式鉸座連接固定。底軸與穿墻套管、門葉與側墻處設置封閉止水條，閘門上游底檻與底軸處設底水封1道，同時在閘墻臨水側采用大理石貼面。閘門采用單邊啟閉方式，控制室布置在閘室左岸，凈寬為2.5m，配置800kN液壓啟閉機1臺，功率為15kW。為保障閘門運行的可靠性，控制室內設鎖定裝置，固定閘門，并設潛污泵，及時排出積水。土建工程主要由閘室、控制室和消能設施組成。閘下消能采用底流式消能，消力池采用下挖式消力池，消力池后設置海漫和防沖槽。3.2設計體會及建議1)鋼壩閘采用底軸驅動，水壓力通過門葉傳遞到底軸，再通過底軸傳遞給兩端的鉸座，通常閘門跨度較大，產生的扭矩較大，要求鋼閘門底軸具有較高的強度和鋼度。2)本工程采用最新的第4代鋼壩閘，閘門采用開放式鉸支座，雖然適應基礎變形的能力有了一定提高，但是過大的基礎不均勻沉降仍會導致鉸座會卡死底軸，閘門無法正常啟閉，閘室設計宜采用整體式單孔式結構，若閘基地質條件較差，需采用樁基礎或復合地基進行處理，嚴格控制基礎不均勻沉降，并加強變形監測。3)鋼壩閘為廠家專利技術，設備造價高，由于閘門跨度大，通常不設檢修閘門，應按照免維修、少維護的要求進行設計，除了控制閘門制造和安裝精度外，比較關鍵的問題是鋼閘門的封閉止水，止水部位主要有:底軸與閘底檻、底軸與穿墻套管、門葉與側墻等。尤其應加強底軸與穿墻套管止水設計，止水材料通常采用橡皮止水，要求具有良好的耐磨性能，同時橡皮壓縮量不超過5mm，若壓縮量過大，底軸旋轉時橡皮容易翻轉，導致啟閉的摩阻力增大。4)為了減小門葉與側墻的摩阻力，側墻墻面宜采用光滑的大理石或新型材料貼面。

4結語

羅浮山旅游文化廣場引水工程在滿足防洪、引水的基本功能上，把生態景觀與工程相結合，改善渠道及周邊生態環境，對美化水環境、促進人水和諧具有重要作用。鋼壩閘整體美觀，成為了羅浮山旅游區的一個動態的音符和休憩的節點，為羅浮山錦上添花。隨著城鎮化腳步不斷加快，水環境、水景觀建設的需求不斷提高，鋼壩閘作為一種新型的景觀閘，具有造型美觀、安全可靠、運行方便等優點，具有良好的發展前景。

參考文獻:

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第五篇：關于高墩大跨徑連續鋼構橋梁結構抗震設計分析論文

摘 要：隨著我國交通事業的發展，高墩大跨徑連續鋼構橋梁在交通道路建設中運用的越來越多，尤其是我國西南、西北地區，盤山公路等已經不能滿足經濟發展需要。但由于地形較為復雜，在道路建設中多采用橋梁，再加上山區為地震多發地帶，因而對橋梁設計要求極為嚴格。高墩大跨徑連續鋼構橋梁結構的設計具有良好抗震能力，分析其抗震設計，對于其完善與發展具有重要意義。

關鍵詞：高墩；大跨徑：連續鋼構梁；抗震設計高墩大跨徑連續鋼構橋簡介

鋼構橋結構較為特殊，是將墩臺與主梁整體固結。其承擔豎向荷載時，主梁通過產生負彎矩減少跨中正彎矩。橋墩作為鋼構橋的主體部分，主要承擔水平推力、壓力以及彎矩三種力。墩梁固結形式較為特殊，可通過節省抗震支座減少橋墩厚度，借助懸臂施工從而省去體系轉換，減少了施工工序。該結構可保持連續梁無伸縮縫，使行車平順。此外還具有無需設置支座和體系轉換功能，橋梁結構在順橋向和橫橋向分別具有抗彎和抗扭剛度，為施工提供具有便利。高墩大跨徑連續鋼構橋形式優缺點并存，其缺點在于受混凝土收縮、墩臺沉陷等因素影響，結構中可產生附加內力。作為高柔性墩，可允許其上部存在橫向變位。其優點在于弱化墩臺沉降所產生的內力，并減輕其對結構的影響。

其突出受力結構表現為橋墩與橋梁固結為整體，通過共同承受荷載進而較少負彎矩；該橋梁結構受力合理，抗震與抗扭能力強，具有整體性好，橋型流暢等優點。作為高柔性橋墩，可允許橋墩縱橫向存在合理變位。橋梁震害的具體表現

2.1 支座

在地震中支座損壞極為常見，支座遭到破壞后能夠改變力的傳遞，進而影響橋梁其它結構的抗震能力，其主要破壞形式有移位、剪斷以及支座脫落等。

2.2 上部結構

上部結構遭受震害主要是移位，即縱向、橫向發生移位。移位部位通常位于伸縮縫處，具體表現為梁間開脫、落梁、頂撞等。有資料顯示，順橋向落梁在總數中所占比例高達90%，由于這種落梁方式會撞擊到橋墩側壁，對下部結構造成巨大沖擊力，因而破壞力極大。

2.3 下部結構

橋梁的下部包含基礎、橋墩以及橋臺，其遭受破壞后可導致橋梁坍塌，且震后修復難度大，基本不能再投入使用。受水平力影響，薄弱的截面經過反復震動后受到嚴重破壞。延性破壞多指長細的柔性墩，表現為混凝土開裂、塑性變形，其產生原因為焊接不牢、部件配設不足等。脆性破壞多指粗矮橋墩，表現為鋼筋切斷，究其原因為墩柱剪切強度不足。橋臺多表現為滑移、顛覆。基礎的破壞表現為不均勻沉陷、樁基剪切等，其破壞具有隱蔽性，修復難度極大。橋梁震害原因

造成橋梁震害原因較多，主要有地震強度過大，超出橋梁的抗震設防標準；橋梁所處的地理位置不佳，致使地基變形；此外認為原因也可導致橋梁抗震能力不足，例如設計不合理，原材料質量不達標，施工出現操作失誤等。高墩大跨徑連續鋼構橋結構的抗震設計分析

4.1 重視高墩大跨徑連續鋼構橋的總體布置

地震時橋墩頂部位移較大，采用連續鋼構結構有助于減少落梁。墩梁固結為整體，則多余的約束可形成塑性鉸，從而提高橋梁的抗震能力。建設高墩橋時，受地理位置影響，易出現剛度和質量問題。合理調整相鄰橋墩高度，對于連續梁橋，應盡可能保持其剛度相近，并根據橋墩剛度比與周期比進行嚴密計算，減少誤差，增強高墩橋整體抗震能力。

4.2 選擇合適橋墩

在地震中，橋墩形式影響橋梁結構，因而其設計與選型對于抗震安全性具有重要意義。地形與地貌均對橋墩設計產生影響，常見的橋墩形式有門架墩、雙柱墩等，但抗彎與抗扭剛度較差，當橋墩超過30m時，易產生失穩現象。高墩大跨徑連續鋼構橋根據實際情況多采用空心薄壁墩（如圖1、2所示）或者獨柱T型墩，二者各個方向抗扭與抗彎剛度都較好，具有整體性好等優點。而獨柱T型墩適用于高度低于60m時，其原理是將懸挑式蓋梁與墩柱充分結合，其截面尺寸與剛度均較小。而心薄壁墩適用于高度低于80m時，外觀與獨柱T型墩相似，其截面尺寸與剛度均較大。高墩大跨徑連續鋼構橋的抗震計算

5.1 計算時所需考慮的因素

通常受地形、斷層、橋身長度限制，應考慮多點激勵的影響。同一地震，其在地表所呈現的反應不同，因而幅值、頻譜特征各異，再加上空間變化復雜，因而需考慮多方面因素。

地震時，受到高墩自身質量或周期影響，可形成兩個及其以上塑性鉸，而忽略高階振型會導致設計時出現誤差，從而影響橋梁抗震時安全性，因而在設計時應將橋墩高階振型的影響計算在內。

5.2 反應譜方法

在橋梁抗震分析中，反應譜方法較為常用，但其弊端在于地震時假設支座運動規律相同，沒有考慮運動的不一致性。對于處于地形復雜的高墩橋而言，這種不合理的假設造成非線性問題出現較大誤差。

5.3 隨機震動法

該方法是公認的較為合理方法，其結合地震發生的概率，但是計算量較大，同樣也會使非線性問題出現誤差。隨著科技的發展，隨機震動虛擬激勵法應運而生，不僅解決計算量的問題，同時確保計算的精度，具有效率高，使用方便等優勢，在高墩橋梁設計中應用廣泛，但在處理罕見地震時存在局限。高墩大跨徑連續鋼構橋抗震措施

6.1 重視橋墩臺處檔塊設計

地震中抗震檔塊出現剪裂現象，表明其設計對于提高橋梁整體抗震能力具有重要作用。在設計過程中，應重視其余主梁剛度的比值、剪裂的程度，此外針對不同跨徑與結構的橋梁，應根據實際需要設計不同尺寸的檔塊。

6.2 可對支座進行隔振處理

設計高墩橋梁時，可采用疊層、鉛芯橡膠等隔震支座，在橋梁與橋墩的連接處增加柔性，從而降低對地震的反應。

綜上所述，分析高墩大跨徑連續鋼構橋梁結構抗震設計，有助于完善橋梁總體設計，提高橋梁抗震能力，減少經濟損失，并提高橋梁安全性。

參考文獻

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