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锚杆支护智能化无损检测技术研究与应用-理工论文-免费论文

锚杆支护智能化无损检测技术研究与应用

为验证应用锚杆支护无损检测技术进行锚杆锚固参数无损检测的可行性和检测结果的准确率，项目工程应用选择在潞安环能股份公司王庄煤矿实施。通过与现场技术人员协商，选择在已受采动影响、巷帮顶煤体酥软的5204风巷进行锚杆锚固参数无损检测。检测中，不仅对刚施工的顶锚杆、帮锚杆、锚索进行动测，而且对已施工3个月以上的顶锚杆、帮锚杆、锚索进行测动，检测锚杆、锚索的锚固参数变化情况。

1 巷道工程概况

1.1 工程地质条件

本项目现场检测巷道为5204风巷，沿煤层底板施工，巷道设计总长度约1526米，巷道地表相对位置在常村疗养院南侧。5204风巷位于52盘区，沿东西方向布置，北侧为5206工作面，南为F114 断层及保护煤柱，东接52皮带、52轨道巷，西临井田边界。受5206工作面回采影响，该巷帮顶煤体酥软。该工作面所掘煤层为沁水煤田3# 煤，赋存于二叠系山西组中下部地层中，属陆相湖泊型沉积，煤层厚度稳定，平均厚度6.75m ，普氏硬度1—3，煤层倾角一般为2—5度，容重1.35t/m3 ，含加矸0—2层。3# 煤层直接顶为粉砂岩，厚度在1.69—3.29米，平均厚度2.36米，普氏硬度3—8，其上覆老顶为中砂岩及细砂岩，厚度在1.29—12.32米，平均厚度5.04米，普氏硬度3—8。

1.2 巷道支护设计

5204风巷采用全锚支护方式，支护断面4.0*3.0米矩形断面。

1、顶板支护

每排采用ø20L2400mm的高强度螺纹钢锚杆5根，间距900mm，排距800mm，树脂药卷锚杆，每根锚杆采用双速2360、Z2360各一支，锚固长度1400mm，铺设金属网和ø14mm圆钢焊制的长3700mm钢筋梯子梁。

锚索加强支护为每隔2.4m布置两根15.24mm的小孔径预应力锚索，锚索孔深度为8.0m，锚索长度为8.3m,每根锚索采用的树脂药卷为双速2360一支，Z2360二支，锚固长度2.1m，每根锚索采用一块400mm长的18#槽槽钢，一块规格为100*100*8mm的钢板，锁具一套。

2、两帮支护

内帮支护采用ø20L2000mm 高强度螺纹钢锚杆4根，间距为梁头往下300mm、800mm、800mm、800mm、300mm，排距800mm，树脂药卷加长锚固，每根锚杆采用CK2335、Z2360各一支，锚固长度1000mm；外帮支护采用ø20L2000mm 高强度螺纹钢锚杆5根，间距为梁头往下200mm、650mm、650mm、650mm、650mm、200mm，排距800mm，树脂药卷加长锚固，每根锚杆采用CK2335、Z2360各一支，锚固长度1000mm；两帮均铺设金属网和ø14mm圆钢焊制的长2800mm钢筋梯子梁。

3、质量要求

（1）顶螺纹钢锚杆锚固力不小于100KN。

（2）帮螺纹钢锚杆锚固力不小于70KN。

（3）锚杆间排距误差±50mm。锚索间距误差±50mm。

（4）锚杆外露长度：螺母以外大于20mm，且小于50mm。

（5）钻孔深度与锚杆有效长度（钻孔内锚杆长度）误差不大于30mm。

（6）锚杆安装扭矩不小于150N·m。

（7）锚杆角度：顶角锚杆角度不小于20度，上帮锚杆角度不小于20度，其余锚杆角度不超过设计的±3度。

（8）巷道超高300mm，两帮各补打一根帮锚杆；巷道超宽300mm，顶板补打一根顶锚杆（与改位置的顶锚杆在同一排），补打锚杆的位置与帮的距离、锚杆角度和原设计相同，并用钢筋梯子梁与同一排的其它锚杆相连。

表1 巷道支护参数表

杆体

锚垫

紧固装置

锚固力

锚固剂

网片

钢筋梯子梁

网丝

材质

规格

材质

规格

材质

规格

型号

支/孔

材质

规格

材质

规格

顶板支护

螺纹钢锚杆

ø20L2400mm

钢板

100*100*10

A3圆钢

HYB型快速安装器

100KN

双速2360

1

小格型金属网

1000*4000

ø14圆钢

70*

3700

16#铅丝

Z2360

1

两帮支护

高强度螺纹钢锚杆

ø20L2000mm

M22

70KN

CK2335

1

1000*3000

70*

2800

Z2360

1

2 检测方法

为了实现对锚杆锚固系统的锚固长度、锚固位置、预应力以及锚固力进行 无损动力测试，建立如图2所示的检测系统。其主要工作原理是用力锤或超磁激振器敲击锚杆、锚索外露端正面，使锚杆、锚索产生一微小的纵向振动，由安装在传感器连接装置上的加速传感器采集锚杆、锚索微振动加速度，加速度传感器采集到的加速度信号过导线传输到KM-1型锚杆无损检测仪上，锚杆无损检测仪将该加速度信号转换成数字信号并存储，最后通过分析软件分析计算锚固长度、锚固位置、预应力以及锚固力。

①预应力计算

首先打开分析软件，调出所测锚杆波形，选择波形中两条相似波形中的任一条波形，读取波形中入射波波峰值与反相反射波波峰值；计算反相反射波波峰值与入射波波峰值的比值。最后由式（1）计算预应力。

N=-74.27η+61.27 （1）

②锚固极限力的计算

打开分析软件，调出任一锚杆波形，选择波形中两条相似波形中的任一条波形，读取波形中入射波与反相反射波之间的传播时间以及反相反射波与同相反射波之间的传播时间。先由入射波与反相反射波时间差的1/2乘以5175（锚杆杆体纵波波速）求得未锚固段长度，将锚杆长度减去未锚固段长度就得锚固段长度；然后由2倍锚固段长度除以锚固开始反相反射波与锚固结束同相反射波之间传播时间求得锚固段纵波波速；最后由式（2）计算锚杆（或锚索）的锚固极限力。

锚固极限力  （2）

式中： 为未端锚固长度； 为锚杆长度； 为锚固体纵波波速； 为动静对比系数，由动力测试和拉拔试验确定； 为杆体密度； 为树脂密度； 为树脂泊松比； —为杆体树脂锚固体直径； —杆体直径； —锚杆工作载荷。

3 现场检测数据处理与分析

3.1 锚固位置、锚固长度检测

为了对潞安王庄矿的锚网梯、锚索联合支护进行支护质量评价，本项目随机抽取5204风巷中最近施工的顶锚杆、帮锚杆和锚索进行无损动力检测，其动力检测波形如图3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27所示；同时又对施工3个月以上顶锚杆、帮锚杆和锚索进行了无损动力检测，其动力检测波形如图28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45所示。

（一）最近施工的锚杆、锚索

表2 最近施工的锚杆、锚索长度参数表

编号

48

49

50

51

61

62

63

64

36

37

40

41

42

锚杆（索）长

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

锚固位置

1.06

0.65

1.14

0.94

1.26

1.00

1.03

1.14

1.10

0.82

1.11

0.71

0.71

锚固长度

1.34

1.35

1.26

1.46

1.14

1.40

1.37

1.26

0.90

1.18

0.89

1.29

1.29

编号

43

44

39

52

53

54

55

56

57

58

59

60

锚杆（索）长

2.0

2.0

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

8.3

锚固位置

0.79

1.00

5.67

5.31

5.73

5.22

5.70

5.83

6.12

5.92

5.99

5.86

锚固长度

1.21

1.00

2.58

2.33

2.52

2.13

2.55

2.13

2.13

2.33

2.26

2.39

从表2可以看出：顶锚杆除50号、61号、64号锚杆的锚固长度较设计长度短90％以外，其余锚杆的锚固长度基本上达到要求；帮锚杆除36号、40号锚杆的锚固长度较设计长度短90％以外，其余锚杆的锚固长度基本达到要求；锚索的锚固长度基本达到要求。锚杆中只有49号锚杆锚固剂未锚固在端部，但有52号、54号、55号、56号锚索锚固剂未锚固在端部。

（二）施工３个月的锚杆、锚索

表3 施工3个月的锚杆、锚索长度参数表

编号

1

3

7

8

11

12

15

16

19

锚杆（索）长

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

锚固位置

0.84

0.90

0.71

0.68

0.72

0.71

1.10

0.81

0.87

锚固长度

1.56

1.27

1.69

1.72

1.50

1.48

1.12

1.59

1.53

编号

75

76

77

78

79

80

69

70

71

锚杆（索）长

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

8.3

8.3

8.3

锚固位置

0.97

0.79

1.10

0.77

0.76

0.84

6.15

6.11

5.95

锚固长度

1.03

1.21

0.90

1.23

1.24

1.16

2.10

2.14

2.30

从表3可以看出：顶锚杆除3号、15号锚杆的锚固长度较设计长度短90％以外，其余锚杆的锚固长度基本上达到要求；帮锚杆除77号锚杆的锚固长度较设计长度短90％以外，其余锚杆的锚固长度基本达到要求；锚索的锚固长度基本达到要求。顶锚杆中有3号11号、12号、15号锚杆锚固剂未锚固在端部，帮锚杆、锚索均正常。

3.2锚固力检测

为检验上述锚杆的锚固力是否达到设计锚固力要求，我们在5204风巷随机施工了两根锚固长度分别为0.4米、1.0米左右的锚杆，先对这两根锚杆进行无损动力检测，测得其实际锚固长度和计算锚固长度，动测波形如图46、47所示；最后对这两根锚杆进行拉拔试验测得其锚固极限力，具体如表4。

表4 动静对比锚杆长度、锚固极限力参数表

编号

锚杆长度/m

锚固位置/m

实际锚固长度/m

动测锚固长度/m

实际长度与动测长度比值

锚固极限力/ KN

25

2.40

1.43

0.57

0.53

1.08

50.00

28

2.40

0.82

1.18

1.03

1.14

150.00

理论分析可知自由锚固锚杆的波速计算公式为

 （3）

由式（3）计算锚杆直径20mm、孔径28mm的自由锚固体的波速为4853.2m/s；锚索直径15.24mm、孔径28mm的自由锚固体的波速为1524.3 m/s。由表1的实际长度与动测长度比值可得25、28号锚杆实际锚固体波速为5241.5 m/s、5532.6 m/s，将25锚杆锚固体波速和实际锚固极限力代入式（2）可得 为2.2*10-7 ，最后将该 值和28号锚杆实际锚固体波速代入式（2）可求得28号锚杆的锚固极限力为162.0KN，误差8%在10%以内。则按照此 值和式（2）计算上述检测锚杆的锚固力为表5。从表5中可以看出：顶锚杆的锚固力极限在93—179KN，锚固极限力低于123 KN的只有15号锚杆；帮锚杆的锚固极限力在84—164 KN，锚固极限力低于100 KN的只有44号、77号锚杆；锚索的锚固极限力在175—359 KN，锚固极限力低于120 KN的只有39号/57号锚索。

3.3轴向工作载荷评价

轴向工作载荷主要根据入射波波峰值与反相反射波波峰值的比值来进行评价，在前面第四章的实验室试验中发现，直径20mm的锚杆的轴向工作载荷载60KN以上时，其反射波比值均在0.2左右，从前面波形分析知：新近施工的锚杆中48、50、51、62、63、36、41、42的轴向工作载荷可能小于60KN；施工3个月的锚杆中顶锚杆只有12号的轴向工作载荷可能在60KN以下，而77、78、79、80等锚杆的轴向工作载荷可能小于60KN。按式（1）计算轴向工作载荷如表6，显然帮锚杆的轴向工作载荷（或预应力）偏低的比例较大，应在施工中采取措施提高帮锚杆的预应力。

表5 锚杆、锚索锚固力计算表

编号

48

49

50

51

61

62

63

64

36

37

40

41

42

实际锚固长度/m

1.34

1.35

1.46

1.14

1.14

1.4

1.37

1.26

0.9

1.18

0.89

1.29

1.29

动测锚固长度/m

1.07

1.06

1.09

1.22

0.9

1.13

1.15

1.03

0.71

0.95

0.71

1.03

1.04

锚固极限力/ KN

171

178

133

169

149

174

157

153

118

148

113

164

161

编号

43

44

39

52

53

54

55

56

57

58

59

60

实际锚固长度/m

1.21

1

2.58

2.33

2.52

2.13

2.55

2.13

2.13

2.33

2.26

2.39

动测锚固长度/m

0.97

0.97

2.23

1.58

1.89

1.58

1.67

1.55

1.87

1.7

1.67

1.81

锚固极限力/ KN

153

84

220

331

336

250

359

261

175

285

268

270

编号

1

3

7

8

11

12

15

16

19

75

76

77

78

实际锚固长度/m

1.56

1.27

1.69

1.72

1.5

1.48

1.12

1.59

1.53

1.03

1.21

0.9

1.23

动测锚固长度/m

1.37

1.1

1.53

1.51

1.42

1.34

1.09

1.32

1.34

0.89

1.03

0.8

1.01

锚固极限力/ KN

162

136

164

179

132

144

93

187

160

111

135

92

148

编号

79

80

69

70

71

实际锚固长度/m

1.24

1.16

2.1

2.14

2.3

动测锚固长度/m

1.00

0.98

1.55

1.53

1.75

锚固极限力/ KN

155

131

250

273

264

表6 小于60KN锚杆工作载荷计算表

编号

48

49

50

51

62

63

36

位置

顶

顶

顶

顶

顶

顶

帮

比值

0.37

0.6

0.71

0.5

0.38

0.38

0.7

轴力/KN

51

38

32

43

50

50

31

编号

41

42

12

77

78

79

80

位置

帮

帮

顶

帮

帮

帮

帮

比值

0.86

1.12

0.7

1.01

1.03

0.77

0.64

轴力/KN

23

14

31

16

15.5

28

36

4 结论

通过对5204风巷中的顶锚杆、帮锚杆及锚索进行锚固位置、锚固长度、锚固力、轴向工作载荷进行检测，5204风巷中施工的锚杆大部分达到设计要求，但仍有少部分锚杆未达到设计要求，如部分顶锚杆的锚固长度未达要求，较个别的锚杆的锚固力相对其它锚杆较低，施工的个别锚杆出现锚固在端部的现象；一个较为普遍的现象是：锚杆在施工中施加的预应力大多数较低，尤其以帮锚杆最为突出；施工后的顶锚杆的工作载荷普遍大于60KN，而帮锚杆的工作载荷一般较低。以上事实表明，将锚杆支护智能化无损检测技术应用于煤矿锚杆支护检测与效果评价是可行的，值得全面推广应用。

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ATM系统分析与设计-理工论文-免费论文

ATM系统分析与设计

 ATM系统分析与设计

摘要：结合软件工程相关理论，采用OMT方法对银行网络系统ATM（Auto Trade Machine）进行分析和设计。

一． 问题需求分析

银行网络系统包括人工出纳和分行共享的自动出纳机；各分理处用自己的计算机处理业务；各分理处与出纳站通过网络通信；出纳站录入账户和事务数据；自动出纳机与分行计算机通信；自动出纳机与用户接口，接受银行卡，发放现金，打印收据；分行计算机与拨款分理处结账。

要求系统能正确处理同一账户的并发访问；网络费用平均摊派给各分理处。

分行计算机

分理处计算机

分理处计算机

分理处计算机

 

账户

账户

账户

自动取款机

自动取款机

自动取款机

 银行网络系统的示意图

二． 软件工程相关理论

u OMT是Object Modeling Technology的缩写, 意为对象建模技术. 　　面向对象建模方法有很多种，也都在进一步的发展和完善中。OMT法是目前最为成熟和实用的方法之一。它从三个方面对系统进行建模，每个模型从一个侧面反映系统的特性，三个模型分别是：对象模型、动态模型和功能模型。

主要的概念包括：类、属性、操作、继承、关联（即关系）、聚集

动态模型描述系统那些随时间变化的方面，其主要概念有：状态、子状态和超状态、事件、行为、活动。

功能模型描述系统内部数据值的转换，其主要概念有：加工、数据存储、数据流、控制流、角色。该方法将开发过程分为四个阶段：

1分析。基于问题和用户需求的描述，建立现实世界的模型。

分析阶段的产物有：问题描述、对象模型＝对象图＋数据词典、动态模型＝状态图＋全局事件流图、功能模型＝数据流图＋约束

2系统设计。结合问题域的知识和目标系统的体系结构（求解域），将目标系统分解为子系统。该阶段的主要产物是：系统设计文档：基本的系统体系结构和高层次的决策

3对象设计。基于分析模型和求解域中的体系结构等添加的实现细节，完成系统设计。主要产物包括：细化的对象模型、细化的动态模型、细化的功能模型

4实现。将设计转换为特定的编程语言或硬件，同时保持可追踪性、灵活性和可扩展性。　

u 类的识别方法

常用的识别类的方法有：名词识别法、系统实体识别法、使用重用、从用例中识别类等。

1. 名词识别法

访方法的关键是识别问题域中的实体，实体的描述通常以名词、名词短评、名词性代词的形式出现。首先对系统进行描述，从系统描述中标识名词、名词性代词，在列出系统可能的类的基础上，进一步识别类。

2. 系统实体识别法

该方法只考虑系统中的人员、组织、地点、表格、报告等实体，经过分析将它们识别为类。被标识的实体有：系统需要存储、分析、处理的信息实体，系统内部需要处理的设备，与系统交互的外部系统，系统相关人员，系统的组织实体。

在确定类时，常使用两类技术：

1) 分解技术：将整体类和组合类进行分解，可控制单个类的规模。

2) 抽象技术：根据一些类的相似性建立抽象类，并建立抽象类与这些类之间的继承关系。抽象类实现了系统内部的重用，很好地控制了复杂性，并为所有子类定义了一个公共的界面，使设计局部化，提高了系统的可修改性和可维护性。

三． 建立对象模型

1. 确定类

采用名词识别法，检查问题陈述中的所有名词、名词短语，列出所有可能的类，现根据以下原则进一步确定类：

1) 去掉冗余类

2) 去掉不相关的类

3) 删除模糊的类

4) 删除独立性不强的类，而应该是类的“属性”的类。

5) 所描述的操作不适宜作为对象的类

 最终确定的类为：

分行计算机 分行 出纳站 出纳员 分理处 分理处计算机 自动出纳机 账户 银行卡 顾客 事务

2. 为每个建模实体准备数据

3. 确定关联

两个或多个类之间的相互信赖就是关联，实现关联的方式有多种。关联通常用描述性动词和动词词组表示。银行网络系统问题中的关联：

l 银行网络包括出纳站和处动取款机

l 分行共享自动取款机

l 分理处提供分理处计算机

l 分理处计算机保存账户

l 分理处计算机处理账户支付事务

l 分理处拥有出纳站

l 出纳站与分行计算机通信

l 出纳员为账户录入事务

l 自动取款机接受银行卡

l 自动取款机与用户接口

l 自动取款机发放现金

l 自动取款机打印收据

l 系统处理并发访问

l 分理处提供软件

l 费用分摊给分理处

4.使用下列标准去掉不必要的和不正确的关联。

1) 若某个类已被删除，那么与它有关的关联也必须删除或者用其他类来重新表述。

2) 不相干的关联或实现阶段的关联。删除所有问题域之外的关联或涉及实 现结构中的关联。如“系统处理并发访问”就是一种实现的概念。

3）动作。关联应描述应用域的结构性质而不是瞬时事件。因此应删除“自动取款机接受银行卡“，“自动取款机与用户接口“。

4） 派生关联。省略那些可以用其他关联来定义的关联。

5.确定类属性

属性通常用修饰性的名词词组来表示。可按下列标准删除不必要的和不正确的属性： 1）限定词。若属性值固定下来后，能减少关联的重数，则可考虑把该属性重新表述为一个限定词。

2）内部值。若属性描述了对象的非公开的内部状态，则应从对象模型中删除访属性

3）细化。在分析阶段应忽略那些不可能对大多数操作有影响的属性。

6.使用继承来细化类

有两种方法：自底向上和自顶向下。1）自底向上：将现有的类的共性一般化为父类。2）自顶向下：将现有类细化为更具体的子类。

7.完美对象模型

在软件开发的过程中，需要不断的完美对象模型。可以从以下几个方面考虑。1）检查是否有缺少的对象。2）查找多余的类。3)查找缺少的关联4）系统的改进。由于“分理处”与“分理处计算机”之间的区别不影响分析，可将其合并为“分理处”。同理，将“分行计算机”并入“分行”。

四． 建立动态模型

动态分析从寻找外部可见的模拟和响应事件开始，确定各对象的可能事件的顺序，在分析阶段不考虑算法的执行，它是实现模型的一部分。通常动态模型有事件跟踪表和状态图。

建立动态模型的步骤为：

1. 准备典型的对话脚本

脚本是事件序列，每当系统中的对象与外部用户发生互换信息时，就产生一个事件，所互换的信息值就是该事件的参数。对于各事件，应该确定触发事件的动作对象和该事件的参数，包括正常脚本、例外脚本。

自动出纳机与用户交互的正常脚本如下：

1) 自动取款机请求用户插入银行卡，用户插入银行卡

2) 自动取款机接受银行卡并读出它的卡号

3) 自动取款机要求密码，用户输入

4) 自动取款机与分行确认卡号和密码，分理处检查并反馈兑现

5) 自动取款机要求选择事务类型（取款、存款、转帐或查询），若用户选择取款

6) 自动取款机要求输入现金数量

7) 自动取款机分发现金并要求用户取现金，用户取现金

8) 自动取款机查问用户是否打印收据，若选择“是”

9) 自动取款机打印收据，请求用户取出它

10) 自动取款机询问是否继续，用户选择“不继续”，自动出纳机退出卡

11) 自动取款机退出卡并且请求用户取卡，用户取卡

12) 自动取款机请求用户插入银行卡

自动取款机与用户交互的例外脚本如下：

1) 自动取款机请求用户插入银行卡，用户插入银行卡

2) 自动取款机接受银行卡并读出它的卡号

3) 自动取款机要求密码，用户输入

4) 自动取款机与分行确认卡号和密码，分理处检查并反馈拒绝

5) 自动取款机指示密码错并要求重新键入；用户输入并成功

6) 自动取款机请示用户选择事务类型，用户选择取款

7) 自动取款机请求键入现金数量，用户改变选择并输入“取消”

8) 自动取款机退出卡并且请求用户取卡，用户取卡

9) 自动取款机请求用户插入银行卡

 2．画出事件跟踪表

 把脚本表示成一个事件跟踪表，即不同对象间的事件排序表

2. 构造状态图

对各对象类建立状态图，反映对象接收和发送的事件，每个脚本或事件跟踪表都应对应于状态图中的一条路径

DO:处理分理处事务

DO:确认分理处代码

DO:确认卡

事务处理 分理处事务成功

 分理处事务失败

确认账户 确认账户 错误代码/错误分理处代码

 错误分理处账户/错的密码

 分理处密码/账户OK

 “分行”类的状态图

五． 建立功能模型

功能模型描述了值之间的信赖关系，通常用分层的数据流图描述。数据流图有助于表示功能信赖关系，其中的处理对应于状态图的活动和动作，其中的数据流对应于对象力中的对象或属性，具体的步骤：

1. 确定输入、输出值

先列出输入、输出值，输入输出值是系统与外部世界之间的事件的参数。检测问题陈述，从中找出遗漏的所有输入、输出值。由于所有系统与外部世界之间的交到都经过自动取款机，因而所有输入、输出值都是自动取款机事件的参数。

2. 建立数据流图

数据流图说明输出值是怎样从输入值得来的，数据流图通常按层次组织。最顶层由单个处理组成，也可由收集输入、计算值及生成结果的一个综合处理构成。

银行卡

读输入

执行事务

账户

 

用户

产生输出

 卡号

 事务类型

 账户类型

 自动取款机顶层数据流图

3. 描述处理

当数据流图已细化到一定程度后，对各处理进行描述，描述方法用自然语言、伪码及判定树等。描述可以是说明性的或过程性的。说明性描述确定了输入、输出值之间的关系。说明性描述优于过程性描述，因为它隐含实现的考虑。过程性描述确定一个算法来实现处理功能，算法只能用来确定处理干什么，过程性描述实现起来较为容易。

 

  

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理工论文优秀范文7

新加坡预制构件经验总结-理工论文-免费论文

新加坡预制构件经验总结

新加坡预制构件经验总结

[摘要]预制技术的应用标志着建筑业中的一项重大转折，其优越性是：更短的施工工期，更少的对现场劳工的依赖，更便捷的现场检验，以及大大改善施工详图的设计和工程质量、安全控制。本文将简要介绍预制和装配技术在新加坡工程建设中的应用，然后对上述研究计划的主要课题作简单介绍,随着我国建筑业的持续高速发展，将为预制在建筑业中的应用提供借鉴意义。

[关键词]预制技术、建筑业、应用

1 前言预制技术的应用标志着建筑业中的一项重大转折，其优越性是：更短的施工工期，更少的对现场劳工的依赖，更便捷的现场检验，以及大大改善施工详图的设计和工程质量、安全控制。预制技术及其广泛应用的标准化和模数化，已成为新加坡建筑业设计和施工的基本原则。举例来说，在上世纪的整个九十年代，预制混凝土立面墙板和楼梯构件，以及半成品预制混凝土楼板，就已经广泛应用于标准的公营住宅建设。同样，在私营的建设项目中，也可以看到日益增长的采用预制技术的趋势。

新加坡建筑业一直经受着要提高生产力，降低成本和改善建筑设施质量水准的紧迫压力，所有这些要求，都已成为建筑业改革的主要动力。为此，新加坡成功地在建筑服务项目中得到应用。

本文将简要回顾一下预制和装配技术在新加坡住宅建设中的应用，然后对上述研究计划的主要课题作简单介绍。预制技术更广泛的应用将有助于克服传统现浇结构的许多痼疾，从而使施工技术的可行性更大，安装成本的经济性更佳。

20多年，新加坡政府承诺提供大量廉价的租屋，以满足其所规划的对住宅的需求。为了应对如此规模浩大的廉价房的开发，“重复设计建造法”的理念已被应用于这些住宅项目。其中特别需要进行重大改善的是：施工工期和施工成本，但是，工程质量又不能降低。为此，引进了对提高总体施工生产力和成品质量最有影响的创新设计和施工技术。本文涉及的创新预制技术包括：1）预制混凝土立面墙板构件；2）预制混凝土主体结构；3）各种应用广泛的建筑结构构件。新的设计原则和施工工艺，对加快公营住宅项目的交付使用、大幅度降低施工成本、设计多样化和确保工程质量等方面,都相当成功。

预制技术提高了可营造性，并在工期、成本、质量、安全和环保等方面都得益匪浅。

其优越性归纳如下：

1）使各施工专业工种的生产力水平更高；

2）由于大规模生产，可以节省各供应链的成本，诸如劳工和材料成本；

3）加快业主的投资回报；

4）缩短装修和吊装作业工期；

5）由于在作业层的施工作业内容简化，可减少对现场劳工的需求；

6）节省现场的材料堆场；

7）更佳的质量控制，使构件的外形和尺寸更精确；

8）由于产品次品少，可降低材料的浪费；

9）在预制厂具有更安全的工作环境；

10）在一个重复性的生产环境下，提高了员工的团队精神和生产氛围；

11）产品在工厂内生产的检测有效性比在施工现场更高；

12）恶劣天气条件对现场施工作业的影响更小；

13）可根据大规模预制和装配技术，重复设计项目的交付使用体系和材料供应链体系；

14）通过建筑业与政府联手合作，把预制技术应用于公营和私营住宅，商业建筑和道路等建设项目。

2 主要预制构件的介绍2.1预制混凝土立面墙板构件多年来，预制技术已逐步发展成为建筑业中最引人瞩目的施工技术之一。预制结构的优越性是：更短的施工工期，更少的对现场劳工的依赖，更便捷的现场检验，以及大大改善施工详图的设计和工程质量控质。当前，随着建筑业劳工短缺日益普遍，对于公寓楼建设项目，更广泛地采用标准化和模数化设计的预制技术，已成为新加坡地区标准公营住宅楼宇设计和施工的基本原则。

自上世纪八九十年代以来，新加坡租屋的建设，就推荐使用预制混凝土立面构件。为了获得更好的装修产品，立面构件通常在现场的预制场地上浇筑生产，并完成铝合金窗框的预埋和马赛克的贴面。虽然，采用预制立面构件必然会增加承包商最初的资金投入，但是，从长远来看，该项投入可以通过节省现浇立面板所需的模板和更优质的混凝土构件而得到补偿。目前，在有些公营建筑合同中，已强制性地要求使用预制立面构件。

在预制立面构件中安装窗框有两种方法，一种是先装法，另一种是后装法。先装法与施工计划中的关键线路同步，因此，对楼层施工工期有影响。而后装法，虽然不在关键线路上，但是，墙板和楼板之间的连接必须做得相当好，以确保水宓性和克服渗漏问题。预装的预制立面构件必需与其他墙板和楼板同步定位浇筑，并与结构同步上升。

1).外墙立面图：

                        2).剖面图

3)．上下部节点图

2.2 预制混凝土主体结构1).预制钢筋混凝土楼板

混凝土楼板通常都采用临时性的模板体系进行浇筑施工。但是其支拆模作业会严重影响施工进度。为此，就开发成功了一种半成品预制楼板，并逐步取代了传统楼板施工所需的模板。这种半成品预制楼板是一种永久性的模板体系，并成为永久性结构体系的一个组成部分。楼板下部是由预制厂生产的预制楼板，通过施工吊装设备将其吊装在结构墙体、立面墙体构件或梁上，然后在安装就位的预制楼板上埋入管道和钢筋，再浇筑混凝土，构成上部楼板。

预制楼板四边都预留插筋，用于与其他结构构件必要的连接。预制楼板的吊钩设在楼板的上表面，供楼板的吊装运输之用。这些吊钩也可用作剪力连接件，确保与上部现浇顶板的紧密连接。半成品预制楼板仅可用在模数化公寓建筑和居室部位，走廊和电梯厅部位的楼板则必需采用现浇混凝土。因此，需一套专供走廊和电梯厅楼板之用的模板和脚手架，进行整体楼板的现浇作业。除了取消大量使用楼板平模板体系外，这种施工方法具有很好的底板装修质量，而且，最重要的是：无需进行楼板拆模作业，从而大大缩短了施工工期。当前，这种新的施工方法已被广泛应用于几乎所有的公营住宅建设合同中。

2).预制钢筋混凝土梁

以新加坡老年公寓项目为例，柱子基本为300*900mm扁柱，梁沿着柱子长方向布置，梁的钢筋直径设计≤28mm。梁的钢筋在柱子内锚固长度满足，因此梁直接按柱子净间距+2×20mm长度预制，两端预制在柱子内的锚固长度。

若梁的钢筋在柱子内的锚固长度不满足，则预制会对施工带来一点困难，市场上一般的处理方法有两种，一是直接缩短预制梁的长度来满足钢筋的搭接长度，一是在预制梁端预留凹槽，钢筋搭接后灌浆。

3).预制钢筋混凝土柱

以新加坡老年公寓项目为例，工程总共13层，层高2800mm。柱子基本按一层一根或两层一根来预制，预制样式如下：

预制柱示意图

连接节点图

连接示意图

灌浆示意图

2.3 预制建筑结构构件的广泛应用为了加快施工进度计划，提高成品混凝土制品的质量等级，对湿作业装修行业的依赖已明显下降。自上世纪九十年代以来，为了确保主要装饰装修材料标准的稳定性，用于标准化住宅楼宇的大规模工厂化生产的建筑构件已日益增长。除了立面构件和结构主体外，其他各种预制产品也已得到了广泛的应用，其中包括楼梯构件，轻质混凝土隔墙、垃圾槽、管道井、排水渠等。最近，一个试点工程中，还采用了预制合子式卫生间，现已被确认是一个成功的范例。

1）垃圾槽

垃圾槽平面图

垃圾槽节点连接图

模数化组合部件也得到更广泛的应用，诸如在许多情况下，设计成预加工成型的钢筋，直接运至工地交付使用，从而加快了现场绑扎速度，它具有下述优点：

l 更高的生产力和更佳的质量控制

l 使钢筋获得更精确的混凝土保护层间距和尺寸

l 对现场劳工的要求更低

l 在预制场具有更良好的（更安全的）工作环境

l 简化了施工层面的作业内容

l 缩短了装修和吊装工期

一般来说，预制构件的质量比现场现浇构件的质量更好。但是，现场装配对不合格的质量控制更为敏感，比如构件接缝处的装配质量。通常，几乎所有预制工作都在工厂内完成，现场几乎不需要再加工，因此，提高了现场施工的效率，缩短了施工工期，并且使工程质量更加稳定，较短的施工工期，不仅减少了直接费用和管理费用，而且还加速了住宅的交付使用，这对于新加坡大规模租屋建设计划具有深远的意义。

新加坡政府对于有能力生产这些建筑构件的供应商都给予严格的监督检查，只有那些通过预制资质审核的供应商，才被允许对标准化公营住宅项目提供预制构件。只有产品达到检测要求，供应商及其材料的品牌才会被考虑列入认可的产品名单中。只有质量信得过的建筑材料和构件，才能用于标准的公营住宅中。与传统的施工方法相比，这些预制构件具有更好的内在品质，更精确的外形和尺寸，因此，这种加快施工工期并不是以牺牲质量为代价的。

“传统和劳工密集型施工方法”是困扰新加坡建筑业主要问题之一。其中一项改革战略就是通过更广泛地采用与全球发展趋势并驾齐驱的一种生产加工途径－预制和装配技术，使建筑业成为一种既有效益，又有创新精神的高生产力产业。目前，新加坡已在建筑业积累了预制和装配技术的应用经验。目前，在已竣工的公营和私营住宅开发项目中，采用预制技术的数目也与日俱增。

3 结语本文浅析了预制构件在新加坡建筑业中的应用。从而对公司在以后采用预制结构构件和建筑构件提供借鉴经验。

公共建筑的业主应大力带头倡导采用预制技术，并在其工程中，增加预制构件的使用率，加速推行这种预制技术在建筑中的实施步伐。

 

参考文献

[1] 新加坡老年公寓（N1C4）项目施工图。

[2] 新加坡科技与设计大学（SUTD）项目施工图。

[3] 新加坡建屋局（HDB）设计标准。

 

  

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理工论文优秀范文8

浅析重卡轮胎寿命影响因素-理工论文-免费论文

浅析重卡轮胎寿命影响因素

1、 轮胎的功能

载重汽车轮胎是汽车弹性悬挂元件的重要组成部分，某型载重汽车近百吨的重量就由几个轮胎组承受，轮胎组成为汽车和地面之间力传递部件，不但在服役过程中保证汽车安全行驶和刹车，还必须吸收汽车颠簸过程中产生的巨大能量和冲击作用，承受汽车频繁刹车过程中的交变应力作用和热历程。因此载重汽车轮胎是受力状况最复杂、使用条件最苛刻、结构也最为复杂的橡胶制品，其性能好坏将直接影响行驶安全。

轮胎主要有4大功能：

1、 承载功能：承受车体、乘坐人员以及货物重量的功能。

2、 牵引制动功能：将发动机或制动器的功率传递到路面，使车体起动或制动。

3、 操纵稳定功能：根据操纵改变或保持车辆行驶方向。

4、 乘坐舒适功能：吸收从路面传来的冲击力，起到缓冲的功能。

2、 轮胎的构造和分类

2.1轮胎结构

轮胎通常由外胎、内胎、垫带三部分组成，安装在金属轮辋上。外胎由胎面（胎冠）、胎肩、胎侧、缓冲层（带束层）、帘布层及胎圈组成。

1、胎面：轮胎与路面接触的部位，缓冲层（带束层）或帘布层以上的冠部胶层。

2、胎侧：轮胎侧部帘布层外面的胶层，用于保护胎体。

3、帘布层：胎体中由并列挂胶帘子线组成的布层，是轮胎的受力骨架层，用于保证轮胎，使其具有必要的强度及尺寸稳定性。

4、缓冲层（带束层）：缓冲层为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层，用于缓冲外部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘布层之间的粘合；带束层为子午线轮胎或带束斜交轮胎的胎面基部下，沿胎面中心线圆周方向箍紧胎体的材料层，其主要作用在于保证冠部的周向刚性并防止轮胎外径方向的膨胀与变形。

5、胎圈：轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布等组成。胎圈朝向胎里的一边称胎趾，与轮辋接触的一边称胎踵。胎圈的主要作用在于将轮胎固定于轮辋之上，并在汽车运行时抵抗使外胎脱离轮辋的作用力。

2、内胎：带有气门嘴的环形胶管，用于保持轮胎的充气压力。

3、垫带：用于保护内胎与轮辋的结合面，不受轮辋磨损的环形胶带。

 

图一 子午胎剖面构造图

2.1按轮胎的结构分类

2.1.1子午线轮胎（RADIAL）

胎体帘线与钢丝带束层帘线之间所形成的角度，就像地球的子午线一样，所以顾名思义称为子午线轮胎。

2.1.2斜交轮胎（BIAS）

胎体帘线层与层之间，呈交叉排列，所以称为斜交轮胎。

图二 斜交轮胎（BIAS）与子午线轮胎（RADIAL）结构

2.2按有无内胎分类：

2.2.1有内胎轮胎：

2.2.2无内胎轮胎：无内胎轮胎(TUBELESS)也称真空胎，是以在轮胎的内侧贴合透气性低的特殊橡胶（内衬）的一体化构造来代替使用内胎的轮胎。

无内胎轮胎的优点：

1、因为没有内胎，所以不会发生由内胎引起的故障。

2、即使被钉子等刺穿也不容易造成快速漏气，能够使行驶中的事故防患于未然。

3、因为轮胎内部的空气直接与轮辋接触，所以散热性较好。

4、减少了零部件数。

无内胎轮胎与有内胎轮胎的断面图

3、 轮胎的原材料

轮胎的原材料主要有：橡胶、轮胎帘线、化合剂、胎圈钢丝等。

2.1原料橡胶可分为天然橡胶、合成橡胶。具体牌号及特性见表一。

表一 轮胎常用橡胶材料

序号

名称

特性

俗称

1

天然橡胶（NR）

生热小，不易割炼，强度高；物理机械性能和加工性能良好；生胶弹性好，不耐老化

2

丁二烯橡胶（BR）

很高的弹性，很好的耐寒性能，耐磨性能优异，生热低，耐屈挠性能好；加工性能差，粘着性能差；扯断强度和撕裂强度比NR差；易割炼。

顺丁橡胶

3

丁二烯/苯乙烯橡胶（SBR）

耐老化性能好（硫化速度慢）；胶料粘着性较差；耐磨性和耐透气性较好；物理机械性能和加工性能不足，易崩花掉块，易割炼。

丁苯橡胶

4

乙烯/丙烯橡胶（EPDM）

耐老化性能优异；自粘性和互粘性差，加工性能不好；硫化速度慢。

三元乙丙橡胶

5

异戊二烯橡胶（IR）

结构同NR；凝胶含量低，分子量较NR小且窄

6

异丁烯橡胶（HR）

耐透气性好；化学稳定性高；减震性好；引入卤素改性，解决了硫化速度慢和粘性差的缺点。

丁基橡胶

2.2轮胎帘线

增强纤维帘线：人造丝Rayon 、尼龙6、聚酯Ployester、芳纶kevlar

钢丝帘线：钢丝轮胎帘线包括胎体用钢帘线和带束层用钢帘线。

4、 胎圈钢丝

根据轮胎的用途及尺寸而设计的将钢丝捆扎在一起的材料。

5、 化合剂

主要化合剂：

增强剂：碳黑；

硫磺：使橡胶具有弹性和耐久性。

硫化促进剂：促进橡胶分子和硫磺分子的结合

老化防止剂：防止橡胶的老化

龟裂防止剂：防止橡胶的龟裂。

5、轮胎的制造工艺

1、 将天然橡胶、合成橡胶、炭黑、硫磺、锌白等原材料及化合剂进行混合的工序。

丁苯橡胶

 

丁基橡胶

天然橡胶

其它

填充剂

促进剂

增粘剂

硫化剂

补强剂

防老剂

增塑剂

防焦剂

 

配合剂

其它

6、 轮胎的标识和术语

GB 9744-2007《载重汽车轮胎》、GB/T 2977-2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》规定了载重汽车轮胎规格标识。

385/65 R 22.5 18PR 160/158 L

 

速度符号

负荷指数（单胎/双胎）

层级

轮辋名义直径（in）

子午线结构代号

 

名义高宽比

名义断面宽度（mm）

1.速度符号：速度符号代表轮胎的最高行驶速度，以拉丁字母表示。

最高行驶速度110km/h

负荷指数160

图三 速度符号标识

如载重子午线轮胎上标有“160K-158L-130PSI”。160是轮胎的负荷指数（LI）、K是速度符号，表示最高行驶速度110km/h时，轮胎负荷能力（TLCC）为4500kg。158L表示最高行驶速度120km/h时，轮胎负荷能力（TLCC）为4250kg。具体每个字母所相对应的速度值，要查国际统一的“速度符号与相应速度值对应表”（表一）。PSI英文全称为Pounds per square inch，表示每平方英寸上的压力。根据计算公式1标准大气压(atm)=14.696磅/英寸2(psi)，130PSI约为9.5 bar大气压。 表一 速度符号与最高行驶速度对应表

速度符号

最高行驶速度km/h

速度符号

最高行驶速度km/h

GB 9744规定

GB 2977规定

TRA和ISO规定

ETRTO规定

 

GB 9744规定

GB 2977规定

TRA和ISO规定

ETRTO规定

B

-

50

-

-

N

140

140

140

140

C

60

60

-

-

P

150

150

150

150

D

65

65

-

-

Q

160

160

160

 

160

E

70

70

-

-

R

170

170

170

170

F

80

80

-

-

S

180

180

180

180

G

90

90

-

90

T

190

190

190

190

J

100

100

-

100

U

-

200

200

200

K

110

110

-

110

H

-

210

-

210

L

120

120

120

120

V

-

-

-

240

M

130

130

130

130

2.负荷指数：轮胎负荷指数是在规定的使用条件下允许轮胎承载的最大负荷，即轮胎在一定的行驶速度和相应充气压力时的最大载重量。在轮胎胎侧上标为“160/158”，表示单胎负荷指数为160，相当于载重量为4500Kg；双胎负荷指数为158，相当于载重量为4250Kg。但负荷指数的每个数字相对应的载重量要查《负荷指数(LI)和轮胎负荷能力(TLCC)对应表》。

表二 负荷指数(LI)和轮胎负荷能力(TLCC)对应表

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

LI

TLCC(Kg)

0

45

40

140

80

450

120

1400

160

4500

200

14000

240

45000

1

46.2

41

145

81

462

121

1450

161

4625

201

14500

241

46250

2

47.5

42

150

82

475

122

1500

162

4750

202

15000

242

47500

3

48.7

43

155

83

487

123

 

1550

163

4875

203

15500

243

48750

4

50

44

160

84

500

124

1600

164

5000

204

16000

244

50000

5

51.5

45

165

85

515

125

1650

165

5150

205

16500

245

51500

6

53

46

170

86

530

126

1700

166

5300

206

17000

246

53000

 

7

54.5

47

175

87

545

127

1750

167

5450

207

17500

247

54500

8

56

 

48

180

88

560

128

1800

168

5600

208

18000

248

56000

9

58

49

185

89

 

580

129

1850

169

5800

209

18500

249

58000

10

60

50

190

90

600

130

 

1900

170

6000

210

19000

250

60000

11

61.5

51

195

91

615

131

1950

171

6150

211

19500

251

61500

12

63

52

200

92

630

132

2000

172

6300

212

20000

252

63000

13

65

53

206

93

650

133

2060

173

6500

213

20600

253

65000

14

67

54

212

94

670

134

2120

174

6700

214

21200

254

67000

15

69

55

218

95

690

135

2180

175

6900

215

21800

255

69000

16

71

56

224

 

96

710

136

2240

176

7100

216

22400

256

71000

17

73

57

230

97

730

137

 

2300

177

7300

217

23000

257

73000

18

75

58

236

98

750

138

2360

178

7500

218

23600

258

75000

19

77.5

59

243

99

775

139

2430

179

7750

219

 

24300

259

77500

20

80

60

250

100

800

140

2500

180

8000

220

25000

260

80000

21

82.5

61

257

101

825

141

2575

181

8250

221

25750

261

82500

22

85

62

265

102

850

142

2650

182

8500

222

26500

262

85000

 

23

87.5

63

272

103

875

143

2725

183

8750

223

27250

263

87500

24

90

64

280

104

900

144

2800

184

9000

224

28000

264

90000

25

92.5

65

290

105

925

145

2900

185

9250

225

29000

265

92500

26

95

66

300

106

950

 

146

3000

186

9500

226

30000

266

95000

27

97.5

67

307

107

975

147

3075

187

9750

227

30750

267

97500

28

100

68

315

108

1000

148

3150

188

10000

228

31500

268

100000

29

103

69

325

109

1030

149

3250

189

10300

229

32500

269

103000

30

106

70

335

110

1060

150

3350

190

10600

230

33500

270

106000

 

31

109

71

345

111

1090

151

3450

191

10900

231

34500

271

109000

32

112

 

72

355

112

1120

152

3550

192

11200

232

35500

272

112000

33

115

73

365

 

113

1150

153

3650

193

11500

233

36500

273

115000

34

118

74

375

114

1180

 

154

3750

194

11800

234

37500

274

118000

35

121

75

387

115

1215

155

3850

 

195

12150

235

38750

275

121000

36

125

76

400

116

1250

156

4000

196

12500

236

40000

276

125000

37

128

77

412

117

1285

157

4125

197

12850

237

41250

 

277

128500

38

132

78

425

118

1320

158

4250

198

13200

238

42500

278

132000

 

39

136

79

437

119

1360

159

4375

199

13600

239

43750

279

136000

3.层级：层级（PR）表示轮胎在规定使用条件下所能承受的最大允许负荷的特定强度指标，这是传统的表示方法，层级并不代表实际的帘线层数，只代表近似于棉帘线层数所承受的强度。例如，18PR层级（或表示为16PR）全钢丝子午线轮胎，实际胎体钢丝帘线只有1层，它近似于同规格16层棉帘线斜交胎的强度。

4.高宽比：轮胎断面高度与断面宽度的比值。用百分数表示的高宽比称“扁平率”。

宽度385毫米

高宽比65%

子午线轮胎

轮毂直径22.5英寸

无内胎标志

轮辋代号

E4认证标志

图二

比如标注为385/65 R22.5的轮胎，表示轮胎的端面宽度是385毫米，扁平率（也称高宽比）65%，是子午线轮胎(用R表示)，轮毂直径是22.5英寸。非子午线轮胎以B或D代替R字。如果轮胎的标注没有斜杠，则宽度是以英寸表示的。TUBELESS为无内胎标志，RIM 11.75 的意思是轮辋代号11.75，轮辋规格就是8.0*20，E4 为E4认证标志。

5.子午线轮胎代号：在轮胎的规格标志中加有”R”字样表示子午线轮胎。“R”是英文“RADIAL　TYPE”的第一个大写字母。

6.无内胎标识：目前国内生产的内销有内胎子午线轮胎一般不作标志，引进技术生产的或供出口轮胎子午线轮胎用英语标明“TUBE　TYPE”（有内胎轮胎），简称“TT”。无内胎子午线轮胎要在胎侧上用汉字标明“无内胎轮胎”字样。出口胎或引进技术生产的轮胎用英语标明“TUBE　LESS”（无内胎轮胎），简称“TL”。

图一 轮胎标识

花纹代码

全钢子午胎

图四

5、轮胎的特性

1、经济性：耐磨损性、减少滚动阻力

2、安全耐久性：耐外伤、耐冲击性、耐疲劳性、耐热性

3、舒适性：轮胎的噪音低、振动小

4、环境性：通过节省能源减少二氧化碳的排放

 

  

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