补强方法范文
补强方法范文（精选10篇）
补强方法 第1篇
开孔的结果,不但会削弱容器壁的强度,而且在开孔附近会形成应力集中,其峰值应力通常达到容器壁中薄膜应力的数倍,例如3倍,有时甚至达到5～6倍。这样高的局部应力,加上接管上有时还有其他的外载荷所产生的应力,温度应力,以及容器材质和开孔结构在制造过程中不可避免地会形成制造缺陷。残余应力、于是开孔附近就往往成为容器的破坏源-主要是疲劳破坏和脆性裂口。因此,开孔补强设计是压力容器设计中较重要的组成部分,是保证容器安全操作的重要因素。我们必须正确分析开孔附近的应力集中,并采取适当的补强方法。
1 开孔附近的应力分析
1.1 平板开孔附近的应力
经分析[1]:①平板开圆形孔;②壳体开孔;③平板开椭圆形孔;④无限大平板开多个孔。得出以下结论:
①开孔的应力集中区域内的应力是属于局部应力,衰减很快,作用范围为(RS)1/2量级;
②孔边应力最高,故在孔边补强最为有效;
③球壳开孔的应力集中系数k小于柱壳开孔的应力集中系数k(球壳k=2.0,圆柱壳k=2.5);
④在双向应力作用时(如轴向应力和环向应力),圆柱壳开孔边缘径向截面上的应力集中比周向截面上的应力集中大得多。所以,若需要在圆筒上开设椭圆孔时,宜使长轴垂直于圆筒轴线,否则将使柱壳强度大大降低;如图1中的(b)比(a)好。
⑤多个开孔,随着间距减小,其孔边应力梯度也减小,最大应力逐渐接近与按作用面积计算的平均应力;
⑥无论是球壳或筒体,若将开圆孔与椭圆孔相比,后者应力集中系数比前者大,故当接管的方向不在壳体的法线时,它的应力集中系数大于法向接管开孔,如图2中的(a)比(b)的应力集中系数大。
1.2 开孔接管附近的应力
(1)球壳上带接管的开孔。
球壳开孔带有接管并受内压力p作用时,其应力集中产生的主要原因是在开孔接管处,由于结构的连续性被破坏,壳体和接管变形不协调引起的。根据变形连续要求,在壳体与接管的连接处,除有薄膜应力的作用外,尚存在一组附加的力和力矩,从而引起的附加应力形成连续处局部区的应力集中。另外,按接管上有其他外载荷,而开孔结构在接管的焊接制造过程中,不可避免地会形成缺陷和残余应力,这是因为:①焊接焊缝时,可能出现气孔、未焊透等缺陷;②热应力存在,焊缝金属晶粒粗大,使强度或塑性降低;③结构刚性约束造成焊接内应力过大等;另外,压力容器的结构形状、承载状态及工作环境等,对接管处应力集中的影响均较开光孔复杂,所以,壳体处的应力集中较开光孔更为严重,k值可达3～6。但其衰减很快,具有明显的局部性,不会引起任何显著变形,故可允许应力峰值超过材料的平均屈服应力。
(2)圆柱壳上带接管的径向与非径向开孔。
经分析[1]得出以下结论:
①无论球壳或筒体,开圆形孔比开椭圆形孔应力集中系数小;②开孔直径愈大,开孔接管附近的峰值应力愈高;③开孔大小相同,接管壁厚增加,应力集中系数下降;④当采用插入式接管时,相同开孔直径,相同的补强金属截面,插入内伸式比插入平齐式应力集中系数较小,如图3中(a)比(b)较小。
2 开孔后的补强计算方法
通过对开孔附近的应力分析,可知在开孔附近有应力集中,即产生局部应力,因此可以采用在开孔附近用局部补强的办法来降低孔边的应力集中。下面对几种常用的开孔补强计算的方法进行阐述及比较。
2.1 等面积补强法
等面积补强法其原则是在开孔处所加补强材料的截面积应与壳体由于开孔而失去的截面积相等。这是基于维持容器整体屈服强度概念的方法。补强后对不同接管会得到不同的应力集中系数,实际上即对不同接管补强后将有不同的安全系数。
其优点:有长期的实践经验,简单易行。由于等面积法是建立在无限大平板开小孔的理论基础上,故对小直径开孔安全可靠,并适用于并联开孔及不规则的结构。因此,各国规范对于几个接管相当接近而又相互干扰的情况,仍采用等面积法。
其存在问题:过于简化,设计受容器直径影响,故没有在全部容器与接管几何比例范围内针对塑性失效给出均一的安全系数。因而在某些场合下,补强材料可能过大,而从疲劳强度来看,有些配置又嫌不足。如曾对一直径1600 mm,壁厚18 mm,开孔直径900 mm(开孔处已采用等面积法补强)的容器,用“三维有限元程序”进行计算,发现局部应力峰值以达到6000 kgf/cm2以上。这表明等面积法某些时候不是偏于保守,而是不足,特别是薄壁大开孔时更应注意。
因此在应用等面积补强法中,须注意以下两点:
(1)必须限制开孔直径与壳体直径d/D之比。因为该法计算原理是基于大平板的开孔问题出发的,当d/D较小时,开孔附近的壳体近似以大平板问题考虑,不致引起很大误差。当d/D较大时,由于壳体曲率的影响,在开孔边缘引起附加的弯矩等,使边缘的应力状态恶化,这种附加的弯矩对孔边应力会产生很大的影响,所以基于平板开孔问题的等面积法就不能适用。
(2)等面积法从其计算意义上讲,未计及开孔边缘的应力集中问题,仅就开孔截面积的平均应力——整个截面的一次应力强度进行考虑的,对开孔区局部应力部位的安定问题未予校核。尤其是在圆筒形壳体上纵向长圆形(椭圆)开孔的情况下,当长短轴之比较大时,在长轴顶点处,可能产生很高的局部应力,极易发生不安定问题,而这种等面积补强计算方法中是未能体现的,所以该方法通常仅适用于长短轴之比小于或等于2的开孔情况。对于长短轴之比大于2的情况,孔边局部高应力部位必须辅以安定性校核。对具有疲劳破坏的情况,则尚应考虑疲劳强度问题。
国家标准GB150-1998中 8.2规定了容器上开孔的范围。
圆筒:Di≤1500 mm时,
Di>1500 mm时,
凸形封头或球壳:
锥壳:(或锥形封头):
式中:Di——壳体内直径,mm
d——开孔直径,mm
2.2 整体元件补强法
此补强法是根据极限分析和安定性原理提出的,由于金属具有延性和形变硬化的性能,如果峰值应力不超过材料屈服限的2倍,那么,开孔边缘并不会出现大面积的塑性流动。因此,允许用开孔周围的不连续应力和一次薄膜应力迭加后,小于3倍的许用应力的准则作为计算壳体或接管上所需的加厚量。采用此方法补强,对于不同的接管,补强后,也都具有相同的应力集中系数。这种方法可推荐作为中压及高压容器开设径向接管的补强。
此补强法一般只局限于受压容器中的圆筒、球壳、凸形封头(在以封头中心为中心80%封头内直径范围内)的径向单个圆形开孔的补强设计; 两相邻开孔边缘的间距不得小于
常用整体元件补强的形式有:
①加厚接管补强;
②加厚容器补强;
③同时加厚容器及接管补强。
加厚接管补强适用于中压及中高压的压力容器开孔补强,当容器壁厚与接管壁厚相差较多时,采用这种补强结构,可以有利于保证焊接质量;加厚容器补强常用于容器上开较大直径或开多孔场合,对薄壁容器开较大空时,加厚容器壁厚不但可增加容器刚性,开孔后变形小也便于与接管焊接,但由于是容器整个壳体壁厚加厚,特别是比较大的设备,采用此方法,大大的增加了制造费用;同时加厚容器及接管补强可用于压力较高或重要场合,补强金属集中于开孔应力最大部位,能最有效地降低应力集中系数,可采用对接焊缝,并使焊缝及其热影响区离开最大应力点,抗疲劳性能好,是一种较好的补强方法。例如,球罐中的人孔采用此结构较为合理。因为它既保证因开孔削弱的强度得到充分补强,节省材料,且避免了补强处壁厚的突变,降低了应力集中程度。焊缝采用对接,便于进行射线检测或超声波检测,从而保证焊缝质量。但从供货方面考虑,还是比较困难的。工程上采用什么样的补强形式,不但要从强度考虑,还需从工艺要求、制造简便、方便施工、经济划算等综合因素进行选择。
2.3 压力面积法
压力面积法主要是用于超出GB150-1998规定的开孔范围的设计,即用于大开孔补强。它是以圆筒壳体在端部均布力作用时,壳体中局部环向薄膜应力的衰减范围考虑的。压力面积法的有效补强宽度取
HG20582-1998第7章给出了压力面积法的适用范围:
此方法适用于内压圆筒形壳体、球形壳体的圆形开孔补强。它允许压力试验时最高应力的局部区域产生可达1%的塑性变形。
应用压力面积法时,必须满足和注意下5个条件:
(1)接管与壳体应采用全焊透结构,接管与壳体连接内外壁应避免尖角过渡,而采用r圆角过渡。
(2)接管、壳体、补强件的材料其常温屈强比应满足σs/σb≤0.67。应避免采用标准常温抗拉强度下限值σb>540 MPa的材料,如要采用,须在设计和检验等方面作特殊考虑。
(3)接管、壳体、补强件之间的焊缝应进行无损检测(即D类焊缝应进行磁粉检测,按JB/T4730-2005 I级合格)。
(4)此补强方法不宜用于介质对应力敏感的场合。
(5)大开孔应避免用于可能产生蠕变或有脉动载荷的场合。
目前,在我国,压力面积法尚不能作为合法的设计依据,当壳体开孔超出GB150-1988规定时,该方法只能作为参考。在《压力容器设计》中,强调指出:当开孔率超出GB150-1998的规定范围时,应采用应力分析方法或有成功使用经验的对比经验设计[5]。而随着社会发展的需求,大开孔越来越常见,因此,大开孔的补强方法是我国标准规则设计中有待纳入的一大课题。
3 结 论
综上所述,比较可知,各个补强方法都有各自的优缺点,等面积补强法由于结构简单,且易制造,在化工生产过程中,这一补强方法较为受欢迎;整体元件补强法结构较为笨重,且制造成本相对较高,建议用在中压及高压容器开设径向接管的补强;压力面积法,它解决了超出GB150-1988范围的开孔,但它又不能做为合法的设计依据,只能在设计中作为参考。在压力容器设计中,应根据压力容器的工况,以及容器开孔的大小,来采用比较合理又经济的补强方法。
摘要：通过对开孔附近的应力分析,可知在压力容器上开孔,不但削弱了容器的材料强度,而且导致容器局部应力集中,使压力容器的承载能力降低,在其设计工艺条件下会产生危险,成为压力容器破坏的重要因素之一。因此,压力容器开孔后需进行补强,本文对几种开孔补强的方法进行阐述和比较。
关键词：压力容器,开孔补强,应力,方法
参考文献
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[5]李世玉.压力容器设计[M].北京:新华出版社,2005:207-211.
补强方法 第2篇
关键词：电子证据；补强规则；补强机构
一、电子证补强规则确立的重要性
所谓的补强证据的规则就是一些證据看似不可靠，那么人们就会不自觉地想要将该证据进一步补充。我国也有相关的补强规则，就是一些证据只有在进行补强之后才可以作为真正的证据进行立案。但是针对电子证据来说，它很容易就可以进行修改，人们对它的真实性有所怀疑，因此电子证据不能视为直接依据，它的证明力也不强，只有其他证据的补充，它才可以成为立案的依据。综上所述，电子证据必须有其他证据来加以证明和补充。
1.电子证据的证明力不够需要电子证据补强规则的确定
电子证据由于各方面的原因，它的证明力相对不强，主要包括以下几点：
就是上面所说的它很容易被他人修改，还具有一定的隐蔽性，这就使它的证明力下降。随着科技的发展，电子证据与其息息相关，它通过各种各样的信号反映出来，一般人都是看不懂的。另外，电子证据很容易修改是因为在进行传递、复制以及存储的进程中，都比较容易修改或者删除，不管是不是人为修改都会使它的安全性令人忧虑。
就是电子证据的原件和附件几乎没有区别，所以它需要补强证据进一步证明。电子证据不像纸质文件那样可以很容易判别是原件还是附件，它复制之后几乎和原件一模一样。要递交给法庭的资料都是原件，而电子元件需要通过打印机复印出来，这本身就已经失去了它的原件属性，也就没有了所谓的原件。这些资料包含数据电文证据、附属信息证据以及系统环境证据。第一个证据的意思是要证明事实的主要内容，第二个证据是一些电子记录，而第三个则是用来证明上一个数据的真实与可靠性。 在提交材料时应该将这三个方面的证据全部都递交，而且必须是原始材料，这样才可以发挥电子证据的作用。
2.电子证据对现代科技的依赖性使得补强规则必须设置
电子证据符合现代科技潮流，使用现代科技化的装置，它的形成和存储都要通过计算机相关设备完成。而且一般的计算机都是使用二进制而不是常用的十进制，因此很难被人们发现，它很大程度上与现代科技密切相关。由于电子证据不能通过正常的手段进行判断，并且大多数有经验的法官对现代科技都不是太了解，他们也就无法确定电子证据的正确与否。
3.电子证据的地位进一步提高导致了补强规则的产生
社会一直在进步，电子证据也在顺应潮流，它在各种诉讼中也得到了普遍应用，相比之前它的影响力越来越明显，世界各地也渐渐接受了电子证据。我国也即将通过修正案确定电子证据独立的法律地位，这符合时代的发展。可是这只是解决了电子证据一方面的问题，也就是形式问题，还有一个重要的方面是它的证明效果还没有得到根本性的解决，这不能使它在刑事诉讼中起到应有的作用，也就导致了电子补强规则的产生。
二、构建合适的电子证据补强机制
证据在诉讼的过程中占有不可替代的地位，电子证据和其他证据相比有一定的时代性、科技性，它容易被修改，这就使得它没有更强的证明力，怎么样设置安全的电子证据补强机制来加强电子证据的证明力变得尤为重要。
1.严格按照补强证据的使用规则
所谓的补强证据是与主要的证据相对应的，它的目的是使主要证据更具有说服力。补强机制主要运用以下几个规则，第一补强证据必须要有自己的出处，不能通过主要证据演变而来。第二就是针对证明的对象，它虽然不是由主要证据演变而来，但是一定要与主要的证据有一定的关系或者具有共同点，换句话说就是补强证据要根据相同意见提供自己的证明以此增强主要证据的证明力度。第三就是补强证据不等同于补助证据，要将它们区别对待。
2.电子证据的补强证据主体必须专业、权威
一般情况下，计算机存储的内容在每一次删除或者修改之后都会有历史记录，如果对这些电子记录做了一些常人做不到的删除或者修改，这样就不会留下可以发现的记录。这种不可以检查到的修改需要一些特殊的软件才可以进行恢复，而且这些技术需要相关的技术人员才能完成，一般人是不会处理的。由此可见，电子证据一旦被修改或者删除都需要专业能力强的人员才可以进行还原。补强证据的出具主体的中立性与补强证据的安全性有很大的联系，补强证据出具主体要有一定的权威性，这样都使电子证据的补强证据应该具有专业性、权威性，这样才能发挥电子证据的作用。
3.补强证据的内容依据电子证据的规律
电子证据与传统的证据有很大的区别，它要利用现代科技构建补强机制，尤其是电子证据的搜集和判定。另外补强证据还应该包括传统证据以外的内容，要确定存储媒介的安全性，设备的可靠性，网络是否稳定以及是否会有病毒感染。同时也要关注电子证据的运行状态，如果是在联网的状态下，电子证据一般是通过网络服务器媒介保存，那么能够识别电子证据的其他证据有很多。
三、结论
综上所述，随着科技的发展，电子证据也之间被广泛使用，具有一定的说服力，但是补强证据仍然只是解决了电子证据的形式问题，实质上的问题依然没有得到有效的解决。因此我们应该采取有效的措施进一步加强补强机制，使补强机制更加完善，电子证据更具有说服力。
参考文献：
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[3]吴汉东，论网络服务提供者的著作权侵权责任[J].中国法学，2011，（2）
[4]王利明，中华人民共和国侵权责任法释义[M].北京：中国法制出版社，2010
桩基补强的施工技术方法探讨 第3篇
压力灌浆是通过一定的压力将灌浆材料注入土 (岩) 体中，由于劈裂、渗透、挤压等作用使土 (岩) 体孔隙<裂隙) 充填、置换、挤压并与之胶结的加固补强方法，它在基础处理方面的应用主要是对桩基础的加固，通过加固桩底虚土、桩侧土和承台底土层，提高桩基承载力。
2 工程概况
某商住楼地面以上28层，地下2层，基础采用人工挖孔桩，桩径为1200, 1400, 1600, 1800mm，设计桩长约20m，桩身混凝土强度等级为C20，单桩承载力设汁值为2400～3200k N，桩尖持力层为中风化或微风化泥岩，共施工挖孔桩168根。
据地质勘探报告，场地地层自上而下埋藏如下：
1)杂填上：厚1.5～2.6m，灰褐色、黄色等;松散状态，夹砖、石碎块。2)淤泥质土：厚1.3～3.1m，黑褐色，含有大量腐植物、有机物，湿，松散。3)粉质粘土：厚0.8～2.5m，灰白色，局部花色，由粉质粘上和含砂粘土组成，夹少量粉土，湿，可塑。4)碎石上：厚0.6～5m，灰白色，含大量碎石，含次生石英岩，碎石之间填充白色高岭石粘土，稍密一中密。5)强风化泥岩：厚1.0～1.8m，岩块手捏易碎。6)中风化泥岩：厚0.6～2.1m，岩块锤击易碎。7)微风化泥岩。工程桩施工完成后，对全部桩进行了检测，PIT低应变检测结果为I类桩134根，Ⅱ类桩18根，Ⅲ类桩16根，再对其中6根Ⅲ类桩进行PDA高应变检测，结果表明其承载力仅为设计承载力的0.7～1.2倍，达不到设计要求。经抽芯检测表明，本工程桩基桩身混凝土完整，强度能达到设计要求，但部分桩桩尖持力层夹有强风化岩等软弱夹层，由于本工程共有25根桩桩底未达到设计持力层，因此需对其桩底持力层进行加固处理。
3 事故原因分析
从施工场地的地质、施工条件和施工操作方面分析，导致挖孔桩桩底夹有强风化岩的原因有以下几方面：
1)桩底有沉渣。沉渣厚度为5～20cm，其原因为灌注混凝土前孔底清理不干净，或清孔后未能及时浇灌混凝土。2)桩底未进入中一微风化岩持力层。其原因主要是采用人工挖孔桩时对终孔质量控制不严，当桩底碰到弧石或夹有砾石的强风化岩，施工难度增大，就以此作为终孔条件，因而未能进入设计要求的持力层，这类桩底情况较多。
4 补强方案
根据现场施工条件和已分析的事故产生原因，如采用加桩或补桩等补强方法，会造成基础工程造价的大幅度提高和工期的延长，影响工程竣工时间，经综合比较，决定对抽芯确认桩底质量情况不良的25根桩，采用高压旋喷结合静压注浆的办法加固桩底，用掺膨胀剂的水泥浆对其进行高压灌浆，较高的灌浆压力可将桩底大部分软弱土清洗干净并置换成强度较高的旋喷固结体，从而改善持力层条件，提高桩的端承力，旋喷注浆后再对桩底静压注浆，浆液发挥渗透、劈裂和挤密作用，使桩端持力层注浆固结体在一定范围内形成端头扩大头，增大了桩端受力面积，从而使持力层整体强度得到充分发挥，大幅度提高桩的承载力以达到设计要求。
5 施工方法
1)钻进成孔，对各种不同桩径及桩基承载力设计值的桩，均在桩中设2～3孔高压旋喷注浆，桩径1200mm和1400mm的取2孔，桩径1600mm和1800mm的取3孔，桩侧增加2～3孔高压旋喷注浆，按桩底持力层厚度，<50cm的取2孔，>50cm的取3孔进行加固处理，钻孔需钻到完整持力层并进入持力层一定深度，即穿过桩底1.0m以上，施工时用内径89mm的金刚石钻头回转钻进，用旋喷头接高压泵，用30～40MPa压力的高压水射流冲击软岩夹层，对较弱岩体进行切割，采用空气压缩：机将夹层中的水分和岩屑吹出地面。2)注浆管和排水管的安装，用薄钢板制作封口塞，其上开孔并安装φ20mm的钢制注浆管和排水管，安装后用C25细石混凝土塞孔，厚度约为300mm，然后再将基桩上的孔用通管连接后与高压注浆泵相接。注浆管必须穿过桩底插到距孔底200mm处，而排水管的长度则超过塞孔混凝土的厚度即可。
3)水泥浆的配制，为提高强度，采用普硅42.5#水泥配制高压注射水泥浆，用量约300kg/m2，水灰比控制在1∶1～1.2∶1之间，并掺入3%的三乙醇胺早强剂。4)采用底部注浆法，对桩底持力层从下而上进行旋喷注浆，通过抽芯钻孔下旋喷钻杆钻至桩底以下中微风化岩层，以中～微风化岩为持力层丈从底部开始用高压水旋喷，对桩中孔和桩侧孔分别往上喷至桩底以上与桩身搭接0.5m和3m。喷高压水的目的是扩大喷射桩径，随着浆量的增加，水泥浆从孔底往上冒，逐渐把孔内的水从排水管挤出孔外，当排水管冒出水泥浆后，即可将其堵死并加压注浆。喷射压力为25～30MPa，回转速度为20r/min左右，当桩周土有大量气泡出现时，维持该压力30min后即可终止注浆，并复喷1遍，反复喷射可使旋喷桩桩身强度达15M Pa以上，能对桩底有效加固，使桩达到设计承载力要求。5)高压旋喷结束后，利用孔口的注浆装置封住孔口，立即对桩底进行静压灌浆，注浆压力从0.5逐渐加大至5M Pa，注浆浆液水灰比为0.5∶1～1.0∶1，水泥为42.5#普硅水泥，并在第一次灌浆后3h左右进行第2次静压注浆，每孔水泥用量为300～450kg和200～250kg。通过两次注浆可增加浆液的扩散范围，防止水泥浆体收缩以及增加旋喷桩与灌注桩底结合的紧密性。6)注浆结束后，若注浆孔口冒浆，则需对其进行封闭处理，以防浆液流出。
6 结语
本工程采用高压旋喷法结合静压注浆法对桩底持力层进行加固处理后，经对其进行抽芯检验，发现软夹层中的被基本冲出，被水泥结石置换;中风化岩中原裂隙部分也被水泥浆充填，呈不规则脉状分布。经对强风化软夹层加固体进行单轴抗压实验，其强度fr=10.3～17.2MPa，完全满足设计要求。
混凝土桥梁补强加固技术 第4篇
【关键词】混凝土；桥梁；补强加固
我国的桥梁形式主要以混凝土结构为主，道路交通的不断发展，对桥梁的结构要求越来越高，为了更好地实现桥梁的使用需求，要对一些老旧桥梁进行改造，对旧桥梁进行加固不仅可以减少工程量，控制工程的施工成本，还可以增加桥梁的使用寿命，所以对混凝土桥梁进行补强加固有着重要的意义。
一、我国在桥梁加固中的施工现状
通过对旧桥梁进行维修加固，使其自身的承载能力得到提高，近而延长其使用寿命，在对桥梁进行补强加固技术之前，首先要对桥梁的破损情况进行了解，对其出现损伤的原因进行调查，然后才能针对性地提出补修的方案。一般情况下影响混凝土桥梁安全的因素主要有设计施工方面的问题、尺寸的把握、钢筋的配置不合理、自然因素、人为因素等，都会都桥梁的安全造成一定的影响。
在起初建造桥梁的过程中，如果在设计、尺寸、钢筋配置上没有完全符合施工的要求，再加上施工材料的不过关，就直接影响着工程的质量标准，在运行的过程中就会出现安全隐患，一些混凝土结构的桥梁就会出现断裂、干缩等现象，使得桥梁自身的强度受到很大的降低，而一些车辆超载、车辆与桥梁间的磨损、交通事故等又会加重这种影响，在发生洪水、地震等自然灾害时也会对桥梁的安全产生严重的威胁。
在多种原因的相互作用下，使得桥梁的自身安全性逐渐降低，一些常见的裂缝、磨损、冲刷、剥落等现象越来越严重。裂缝现象对桥梁的安全性影响是巨大的，裂缝会使得钢筋的保护层受到破坏，使得空气进入近而钢筋就会发生锈蚀的现象，而钢筋的锈蚀对导致混凝土结构受到破坏的关键因素，钢筋在锈蚀作用的影响下自身的体积会发生膨胀，使得混凝土自身受到较大的拉力形成开裂剥落的现象，使得结构的截面积得到降低，应力作用却得到加强，在车辆行驶过程中，会把一些有害的化学物质带入到结构内，加上天气的影响，雨水的冲刷，对桥梁的稳定性造成极大的威胁。
二、桥梁结构常见问题及其原因
1.由于使用的时间年限比较久远，一些桥梁在使用的过程中，受到的破损现象严重，承载能力呈现出严重的不足，桥梁在起初的设计阶段时，我国的道路交通还不是十分的发达，所以在承载力方面设计的都比较低，随着交通运输的不断发展，很多桥梁已经出现严重的问题。
2.桥梁在使用能力上呈现出严重的不足，宽度不够是目前桥梁在使用过程中面临的主要问题，一些桥梁设计成平面线形的结构，使得纵断面的线形标准过低，无论是在桥上还是桥下，通车的空间都显示出严重的不足。
3.在设计施工方面的不足十分明显，受到技术水平的限制，桥梁在设计的过程中都存在一定程度上的不合理现象，在运行的过程中就可以看出问题所在，技术水平有限，使得施工的质量难以得到保证，随着交通压力的加大，其自身的问题就越来越明显。
4.后期维护工作跟进不上，投入使用之后，如果对桥梁进行定期的维护，也会减少一定的损失，比如桥面维修增加过大的恒载，致使桥梁本身自重过大，承载力相对提高较小或未提高；桥面排水处理不当，桥面渗水；又如支座维修不当，改变了整个结构的受力状态等。有些桥梁则是加固不当引起的。比如加固施加的预应力大小或者位置不恰当，引起结构的二次病害；又如结构体系改变不合理，致使结构的关键部位应力超限等。
5.自然老化也是桥梁质量受损的因素之一，桥梁的使用年限长，一些内在的结构不可避免的会发生老化破损的情况，这种现象也会使得桥梁自身的承载力得到降低，这是一个不可避免的因素。
6.汽车超载的现象严重，交通运输业的发展，使得很多大型客车在运营的过程中都存在着超载的情况，严重超出了桥梁正常的承载能力，使得桥梁长时间在超负荷的情况下使用，自身的使用寿命就会得到严重的降低。
三、补强加固的施工技术
1.要对桥梁自身的大截面进行加固处理，通过在原有结构的基础上对混凝土再一次进行浇筑，提高混凝土自身的强度，对大截面进行加固处理，有两种施工方式，一种是对桥面板进行加厚处理，另一种是对主梁的梁柱进行高度和宽度的拓展处理。对大截面进行加固的施工方法十分简单，而且具有很强的实用性，一般适用于一些小跨径的T梁桥或者板桥的加固，这种施工方法会使得桥梁的刚度得到显著的提升，自身的承载能力也得到相应的增强，但是这种方法对施工环境的要求比较高，如果施工的场地湿度比较大，在加固以后的净空就会得到相应的减少。
2.对粘贴钢板进行加固处理，通过对树脂和混凝土之间进行粘结，来实现对钢板的加固作用，这种方法的施工时间比较短，对施工现场的环境要求也比较低，而且再进行相应的加固处理以后对整体的外观和净空都没有明显的变化，而加固的效果主要取决于施工的工艺和施工的水平，一般适用于一些精力作用下而且湿度比较正常的桥梁环境。
3.通过粘贴碳纤维来对塑料进行加固，在施工的过程中要使用专门的树脂材料，把碳纤维粘贴在混凝土的表面，使得碳纤维和原来的结构之间形成一种新的受力整体，近而可以使得碳纤维与钢筋共同来承受外界的应力，近而就降低了钢筋自身的应力作用，使得整体的桥梁结构达到补强加固的作用。其施工的特点主要是：不会使得桥梁的自身结构和界面的尺寸发生变化，整体的净空高度也不会发生变化，而且施工的方法比较简便，不会对原有的结构造成损坏，增强了桥梁自身的抗腐蚀性、耐久性等特点，通过对桥梁进行粘贴补强，对其方向性也有了更加细致的掌握。
4.通过体外预应力技术来实现对桥梁的加固，这种施工方法是通过对结构主体布置钢束拉力，近而使其产生预应力的后张施工方法，体外预应力主要是由孔管、浆体、锚固体系等部件组成，使用这种方法进行施工，可以极大地减少施工的时间，而且构件的预应力得到很好的降低，使得桥梁自身的加固效果和承载能力都得到显著增强，这种方法的施工弊端就是会对桥梁结构的外观产生一定的影响，一般情况下使用于大跨度或者一些重型结构来对混凝土的构件进行加固处理，但是在施工环境的温度达到60e以上，也不宜采用这种方法。
5.通过对混凝土进行喷涂来实现加固的效果，在桥梁的原有结构上喷涂一层品质比较好的混凝土，一方面是为了加强混凝土的强度，另一方面是为了对钢筋进行保护，提高桥梁自身的美观价值，这种方法在目前的补强加固施工中比较常用。
6.通过置换混凝土来实现对桥梁的加固，这种施工方法与大截面的施工优点相似，加固处理以后也不会占用建筑的净空，但是其缺点就是受湿度环境的限制，一般情况在受压地区混凝土的强度偏低的情况下适用。
四、结语
在对混凝土桥梁进行补强加固的过程中，必须要对桥梁的情况进行了解，根据其自身结构的不同特点，来采取针对的措施进行加固处理，要技术上不断提高，采用先进的施工材料，对原有的桥梁结构进行加固处理，然后在实践的过程中还要不断总结施工经验，使得补强加固的技术更加完善。
参考文献
[1]梦云，卢波.桥梁加固与改造[M].北京：人民交通出版社，2004.
补强方法 第5篇
由于工艺流程的需要, 在压力容器的壳体和封头上往往需要进行开孔。开孔的结果不仅使容器的强度降低, 而且在开孔周边引起的应力集中也会对容器带来危害。目前, 在压力容器设计领域常用的开孔补强方法是基于弹性失效设计准则的等面积设计法和基于塑性失效准则为基础的极限分析法。
壳体和封头上的开孔应为圆形、椭圆形。对非圆形开孔长短径之比不大于2。壳体的开孔补强可采用补强圈补强和整体补强两种结构形式。采用补强圈补强时, 应遵循三项规定, 即壳体和补强圈钢材的标准抗拉强度下限值δ≤540MPa;补强圈厚度小于或等于1.5倍的壳体名义厚度;壳体名义厚度小于等于38mm。整体补强是指采取增加壳体厚度, 或用全焊透的结构形式将厚壁管或整体补强锻件与壳体相焊的补强形式。
2 孔补强方法应用概况
壳体开孔边缘的应力可以分为三种, 即局部薄膜应力、弯曲应力以及峰值应力。由于这三种应力的性质不同, 因此补强的准则也不尽相同。对于薄膜应力补强的准则是保障开孔局部截面的静力强度或防止失稳;对于弯曲应力, 由于它是因孔边协调产生属二次应力, 则补强的准则从安定性方面加以考虑;孔边的峰值应力与破坏与疲劳相关联。
唐玉江从理论分析的角度对补强圈、厚壁管和整体锻件三种补强方法进行了比较, 王磊介绍了以在壳体有效补强区域中的压力载荷与壳体的承载能力相平衡为基础的压力面积法。于斐介绍了上述三种方法的区别。对于开孔处的应力分析, 王相意、张永田、王忠臣和王磊都提出可根据应力分类准则, 将开孔与接管处的应力分为:在开孔边缘处的一次局部薄膜应力, 为满足外部约束条件或结构自身变形连续要求所需的二次弯曲应力以及由局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加于一次加二次应力的峰值应力。
3 种补强方法有限元模型的建立
3.1 容器结构
内径为1000mm的圆柱形容器, 采用标准椭圆封头, 在封头中心设置Φ325的内齐平接管。设计压力p=9MPa, 设计温度为150℃, 接管的外伸高度为200mm, 筒体与封头的材料均为16 Mn R, 接管的材料为20#钢, 采用全熔透焊缝。其中, 在150℃下, 16Mn R的许用应力为163MPa, 20#钢的许用应力为132MPa。腐蚀裕量取2mm, 钢板厚度负偏差忽略不计。
3.2 模型尺寸的确定
根据GBl50-1998的计算方法, 取封头与筒体的名义厚度为36mm, 接管的名义厚度为15mm。筒体向下截取300mm, 所需的补强面积为6651m2, 根据补强圈标准JB/T4736-95, 选用外径为550mm的补强圈, 补强圈的厚度为32mm。根据厚壁管的标准, 选用补强管的内径为293mm, 补强段外径为377mm, 整体锻件补强设有专门的标准进行设计, 封头补强段的厚度取56mm。
3.3 有限元模型的建立
在建立有限元模型时, 采用轴对称模型, 单元采用PLANFA2号单元, 在筒体的下端加Y向的约束, 在模型的内表面加9MPa的内压, 在接管的顶端加向上的等效压力。在补强罔朴强中, 将焊缝与封头建为一体。而补强罔与封头之间则存在间隙。为了能进行比较, 在本文分析的各种补强形式中, 金属补强面积保持相同。
4 结果分析
4.1 封头与接管处的应力分布
从为补强圈补强, 厚壁接管补强和整体锻件补强结构在内压作用下的应力强度分布云图, 可以看到在补强圈补强中, 最大应力强度点出现在补强圈与封头的焊缝位置, 在厚壁管补强中, 最大应力强度出现在厚壁管与封头的焊缝位置, 而在整体锻件补强中, 最大应力强度出现在封头与加厚部分的过渡区。最大应力强度分别为259MPa, 277MPa和209MPa。在应力强度分布方面, 补强圈补强在接管与封头的连接处有明显的应力集中, 在厚壁接管中也在此处存在应力集中, 而在整体锻件补强中, 应力分布比较均匀。从补强的效果上来看, 补强圈补强和厚壁管补强中只有一小部分补强材料真正起到了补强的作用, 大部分的材料为低应力区的材料利用率较低。而在整体锻件补强中, 大部分材料都起到了补强的作用。
4.2 路径分析
在接管内壁应力最大点处沿管壁厚度方向上, 整体锻件补强和厚壁接管补强的膜应力强度和膜加弯应力强度相差不大, 整体锻件补强中应力强度值比较低。而在接管上端远离开孔区, 厚壁接管补强的应力强度值最小, 整体锻件补强的弯曲应力强度比较大, 从而导致其膜加弯应力最大。在接管与封头焊接处接管壁厚方向上, 整体锻件补强应力强度值最小, 补强圈补强次之。
封头靠近筒体的位置存在一处应力集中, 在应力集中点沿封头壁厚方向上, 置种补强方式下应力强度值相差不大。在最大应力点处沿封头厚度方向上, 整体锻件补强的膜加弯应力强度最小, 补强圈次之, 厚壁管最大,
从上面的分析可以看出, 厚壁接管除了在接管顶端处应力强度最小外, 各个路径上的应力强度值都比较大, 为了改善这种状况, 可以采用内伸管的方式。接管内伸的长度不同时, 其应力强度值也是不一样的, 随着内伸长度的增加, 接头区的应力强度值明显减小, 取内伸长度为12mm, 此时, 接头区的应力强度分布云图可以看到, 最大应力强度由齐平管时的277 MPa减小到242MPa。接管内壁的最大应力点明显内移, 说明内伸段起到了补强的作用。接管内伸之后, 各条路径上的应力强度值比内齐平条件下都有明显的降低。与补强圈补强相比, 除了在最大应力点处沿封头厚度方向上膜加弯应力强度略大之外.内伸接管朴强在各路径上应力值均比较小, 补强效果更明显。
结论
本文对常用的压力容器开7L补强方法进行了分析, 介绍了三种补强方法有限元比较分析, 可以看出补强圈补强效果不是很理想, 会产生较大的应力集中, 而且按标准设计的补强圈趋于保守, 有很大一部分补强金属载荷值较小, 最大值出现在焊缝区, 对焊缝要求较高。齐平补强管的补强效果也不理想, 存在较大的应力集中, 也有很大一部分补强金属承载较低, 同时对焊缝的要求很高。当采用内伸接管时, 随着内伸长度的增加, 接头区应力明显变小, 内伸接管的补强效果较补强圈要好, 但对焊缝的要求依然很高。整体锻件补强无论是在应力分布还是最大应力强度值方面都比前几种补强方式效果好, 但制造起来比较麻烦。
摘要：开孔补强是压力容器设计中的常见结构, 开孔的结果不但会削弱容器的强度, 而且在开孔的附近会造成很高的局部应力。本文对压力容器设计中常用的补强方法进行总结, 并介绍了相关的有限元计算结果, 为其更好地应用于压力容器设计领域提供基础。
关键词：压力容器,开孔补强,有限元分析
参考文献
[1]唐玉江.中低压容器开孔扑强结构比较[J].石油化工设计, 2002, 19 (1) :45-48.
[2]王磊.压力容器开孔补强设计方法比较[J].石油化工设计, 2002, 19 (2) :17-19.
补强方法 第6篇
X3532型筛下空气室跳汰机是平顶山选煤设计研究院研制的产品。该机为两段三产品结构, 风阀采用单盖板电控气动风阀, 排料是以自由浮标为传感器的叶轮式自动排料系统, 机体为10～16mm钢板焊接结构, 由上机体和下机体组成, 如图1所示。上机体由五个单独的格室组成, 前两个格室构成矸石段, 后三个格室构成中煤段, 每个格室的中部设一个空气室, 洗水沿两侧上下运动, 透筛物料沿弧形底部的缝隙进入下机体。
2 机体结构存在的问题
2.1 空气室顶部开焊
该机的空气室为倒U形结构 (见图2) 。在跳汰洗选过程中, 洗水作U形震荡, 空气室顶部为尖顶弧形两半焊接结构, 采用角接接头。空气室承受脉动风压、水压的共同作用, 由于这种焊接接头的抗弯能力较差, 在拉伸弯曲复合应力作用下, 接头处焊缝易产生疲劳断裂, 致使风压外泻, 从而引起液面翻花。
2.2 下机体板壁振幅过大
跳汰机下机体是由四块板壁组成的角锥形结构, 如图3所示。其内部设置了二道横隔板, 将下机体分成三个格室, 分别与排料道、空气室相通。排料道与前空气室分别设置了二道纵隔板。在纵隔板的支撑作用下, 板壁被分成三部分, 中间部分可简化为周边简支梯形板, 受水平与垂直载荷的共同作用。由于荷载为脉动荷载, 力学分析计算时, 不仅应考虑板壁的静强度与静刚度, 还必须校核其动刚度。板壁振幅过大, 究其原因是其动刚度不足, 应采取措施使板壁的固有振动频率小于或大于跳汰频率, 以避免出现共振。
2.3 上下机体联接法兰振动大
上下机体采用角钢法兰栓接并配以焊接, 为翻边式连接结构, 如图4所示。由于螺栓中心线与板壁之间存在着偏心e, 所以在弯矩的作用下, 使板壁侧产生向上的弯曲变形。在脉动荷载的反复作用下, 焊缝及螺栓出现疲劳断裂。栓接的两接合面由螺栓压紧后, 并不是全部接触表面都承担力的传递, 而主要是由压力锥范围内的接触面积来承担, 此接触面积越大, 连接刚度就越大, 所以在等强度条件下, 采用直径较小而数量较多的螺栓连接比直径较大而数量较少的螺栓更为有利。
2.4 机体个别部位磨损严重
(1) 为了防止物料出入跳汰机而影响矸石段的分选效果, 该跳汰机采用了坡形入料口, 坡形板壁为16mm的A3钢板, 在入料及冲水的长期冲蚀作用下, 钢板几乎被磨透;
(2) 虽然下体机的矸石段、中煤段排料道铺设了30mm的铸石耐磨层, 但与排料道相邻的两侧壁板连接处严重磨损;
(3) 排料道纵隔板为10mm的A3钢板, 该板与排料道底板连接处, 尤其是矸石段磨损严重;
(4) 空气室下部连接板为10mm的A3钢板, 在洗水及透筛物料的冲刷下, 已腐蚀成如图5所示形状。
鉴于上述原因, 原配套罗茨鼓风机因风压大 (0.35～0.4kg/cm2) 而不能使用, 只能使用D100-32型低压离心式鼓风机。由于风压小, 使得跳汰机处理量达不到设计要求, 处理能力只有120～160t/h。
3 结构的加固补强
为了提高筛下空气室跳汰机的处理量, 使改造后的设备能够发挥正常作用, 必须对机体的结构进行加固补强。
3.1 加固补焊方案的确定
经与平顶山选煤设计研究院研究后, 决定采用如下加固方案:
(1) 每个下机体分别设置二道环向加劲肋 (见图6) , 其作用是:①补强两相邻板壁连接角焊缝, 防止其开裂;②改变板壁的支撑长宽比及支撑长度, 提高其静刚度, 改变固有频率;③作为立肋的支撑点。
(2) 二道环向加劲肋间设1～3道立肋 (见图6) 。
(3) 原法兰内侧采用槽焊, 以减少偏心荷载的影响, 并加焊补强板, 提高联接处的局部强度。
(4) 空气室顶部加焊636角钢, 以提高顶部的连接强度。
(5) 下机体锥体部分周边铺铸石板耐磨层, 以延长板壁使用寿命, 增加板壁质量, 从而改变其固有振动频率。
3.2 施工技术措施
(1) 机体外部加劲肋采用不等边角钢, 并使其长肢与机体焊接;
(2) 机体加劲肋全部采用断续角焊缝, 长50mm, 间距100mm, 以提高减振能力;
(3) 为了保证焊缝质量, 机体各施焊处用压力水冲洗干净, 并用压缩空气吹干;
(4) 铺铸石耐磨层之前, 下机体壁板内侧沿周边环向加焊三道303的扁钢条, 克服铸石板的下滑力, 以保证其与壁板的固结。
4 结论与建议
(1) X 3532型筛下空气室跳汰机机体加固的实践表明, 结构加固方案效果良好。
(2) 考虑到入料的长时间冲蚀作用, 跳汰机安装时, 其坡形入口处板壁应加焊6～8mm的Mn钢衬板。
塔吊基础补强处理 第7篇
1.1 塔吊基础补强原因
江西南昌某工程施工使用塔吊TC4807, 塔吊基础采用塔吊生产厂家提供的混凝土基础图纸进行施工 (见图1) , 并没有计算书, 公司总工室审批时, 对该塔吊基础进行核算, 发现塔吊生产厂家提供基础计算有重大错误, 其中技术条件中第1条“基础周围地基承载力不小于0.2 MPa (即20 t/m2) ”不满足“GB 50007—2002建筑地基基础设计规范”的要求。
图1中, 4个三角形面积较小, 对基础计算影响不大, 将图1简化为图2进行计算。
基础自重 (基础十字地梁高为1.2 m) :
该塔吊生产厂家提供塔吊参数为:塔吊自重N=336 k N。
倾覆力矩M=1 251 k N·m, 则塔吊基础荷重P=336+312=648 k N。
以上计算中尚未考虑荷载分项系数1.2, 活荷载分项系数1.4, 否则地基压应力将更大, 故说明该塔吊生产厂家提供基础设计有重大错误。
1.2 补强处理意见
由于本塔吊基础底面积偏小, 故采取将地梁加长至8.0 m, 详见图3, 计算如下:
上述计算可知, 主要原因是塔吊倾覆力矩产生地基应力快速下降, 塔吊十字地梁接长处理见图4, 接长钢筋25与原钢筋25双面焊接, 新旧混凝土交接处凿毛, 新混凝土强度提高一级。
2 实例二
2.1 塔吊倾斜原因
江西南昌某工程施工的塔吊, 由于现场塔吊基础设计错误, 将塔吊独立基础处于软弱地基之上, 导致塔吊发生严重倾斜, 远大于塔吊规范GB/T 13752—99规定 (H/4 000, H为塔吊高度) 。
2.2 处理方案
由于该塔吊周边有工程桩混凝土承台, 通过植筋技术将塔吊基础与附近2个承台连成整体, 通过计算发现工程桩承台在施工期间有较大的载荷潜力, 将塔吊一部分荷载 (主要是倾覆力矩) 由桩基来承载, 实施方案见图5。
在承台和塔吊基础侧面钻孔30, 深380 mm, 间距250, 上下离混凝土面150 mm, 清孔干净后, 注入结构胶, 然后插入Ф25钢筋, 长730 mm, 外露350 mm, 将钢筋旋转几圈, 使结构胶充分粘结钢筋, 最后用Ф25钢筋两端与植筋Ф25单面焊接, 焊缝长度250 mm, 为了避免焊接高温破坏植筋胶, 焊接点离植筋距离在100 mm以上, 见图6。上下筋Ф25用Ф10筋拉结, 间距300 mm, 见图5。在塔吊基础与承台之间用C30混凝土填实, 在注混凝土之前, 应对塔吊基础和承台混凝土表面进行凿毛处理, 见图6, 使新旧混凝土形成整体。混凝土施工3 d后, 对塔吊倾斜进行纠偏, 投入使用后, 塔吊运转进入正常状态。用上述相同方法, 对南昌某工地塔吊基础进行加固。
2.3 塔吊倾斜纠偏方案
采用液压千斤顶顶升, 底面采用薄钢垫片垫平的技术方案 (见图7, 图8) 。
1) 塔机下降至9 m安全高度, 塔机滑轮吊车定位平衡机位, 所有紧固件全部拧紧, 并派专人检查。
2) 从基础节2根主杆底板向上30 cm处焊上2块25×120×180钢板, 钢板上加2块钢肋进行加固, 用2只60 t千斤顶顶在2块焊接钢板上, 缓缓顶升塔吊, 用薄钢垫片塞入加以调整, 校正垂直度来完成。
3) 塔机固定到预定位置, 平衡臂方向靠北大臂向南, 并用回转制动加以固定, 在大臂25 m处吊1.4 t的重物加以平衡, 并用制动器固定。
4) 用4根16钢丝绳在塔吊立柱顶部四个方向将塔吊主弦杆支点处斜方向拉结, 并用地锚将钢丝绳固定拉紧锚固, 以防纠偏中倾覆。
5) 做好场地周围的安全措施, 防止无关人员进入纠偏施工现场。
6) 松动基础节8只地脚螺栓, 每次只能松半圈, 观察安全后再次松, 注意不能过度松螺栓。
7) 准备2只60 t千斤顶就位, 顶起到焊接件底面, 预紧停止, 准备预先加工好的垫件。设专人指挥, 统一操作, 两人操作千斤顶, 同时用激光水平仪随时观测, 周围设专人监护, 不许非操作人员进入操作场地内, 在专人指挥下缓缓顶升千斤顶, 一边慢慢松动地脚螺栓, 并由专人塞入垫片, 根据观测符合水平要求后, 将垫片点焊固定, 安排测量人员在两个方向同时检测垂直度是否符合要求, 如不符合再次调整。
8) 待符合要求后对垫片加以焊接固定, 卸下缆风绳, 再加以检测, 并随时观测记录塔机运行情况。
3 结论与启示
我们得出如下结论与启示:
1) 施工项目部对塔吊基础应单独设计与计算, 由于各地地质条件不同, 切勿采用塔吊生产厂家提供塔吊基础图纸。有一些规模较小塔吊生产厂家提供的塔吊基础设计存在较大错误, 往往会发生塔吊使用后产生塔身倾斜重大问题。我们甚至发现有的厂家提供塔吊力学参数也不正确, 包括塔吊倾覆力矩明显偏小, 不及时纠正会发生重大安全事故, 因此, 浙江省温州市曾下文, 严禁使用某省生产的几种类型塔吊, 因为这几种塔吊生产制造存在重大安全隐患, 发生过多起安全事故。故塔吊采购时选用大型塔吊生产厂家的产品较好。
2) 塔吊基础设计错误处理可采用扩大基础尺寸, 如例一, 提高基础抗倾覆能力。也可以采用植筋技术与邻近混凝土承台和桩基连接成整体, 如例二, 大大提高塔吊基础承载能力和抗倾覆能力, 这种方法比较简单, 而且加固费用比较低。
摘要：以江西南昌某工程施工为例, 分析了塔吊基础补强及塔吊倾斜的原因, 介绍了塔吊基础补强处理意见, 提出了具体的塔吊倾斜纠偏方案, 并总结了塔吊基础设计与计算时的注意事项。
关键词：塔吊基础,补强处理,纠偏措施
参考文献
[1]国振喜.建筑结构静力计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
分析补强法设计探讨 第8篇
1 分析补强法适用条件
分析补强法是根据弹性薄壳理论得到的应力分析法, 适用于受内压的圆筒、球壳和成形封头 (以封头中心为中心80%封头内直径范围) 的单个径向圆形开孔的补强设计。其限制条件见JB4732-95第10.3.1条。
2 计算实例
球罐:设计压力P=16MPa, 设计温度t=200oC球壳内径Di=1000mm, 名义厚度δn=30mm, 计算厚度δ=24.1mm开孔直径d=100mm, 接管名义厚度δnt=31mm接管计算厚度δt=5.64mm钢板厚度负偏差C1=0.3mm, 腐蚀裕量C2=3mm壳体材料:Q345R,
[σ]=185MPa, [σ]t=170MPa, σb=500MPa, σs=325MPa接管材料:16MnⅢ,
(1) 校核适用条件
开孔尺寸符合JB4732-95表10-1的要求, 本开孔补强可采用分析补强法进行计算。
(2) 开孔所需补强面积
开孔需要补强的最小面积与有关。
由JB4732-95表10-2得开孔所需补强面积:
(3) 有效补强范围
开孔需要的补强金属必须位于半径为Ln的圆形范围内, Ln为以球壳计算厚度和接管计算厚度的相交点为圆心的圆半径。
a) 根据JB4732-95图10-2计算圆角半径
(4) 有效补强面积
a) 球壳多余金属面积
b) 接管多余金属面积
c) 分析补强区金属面积
d) 有效补强面积 (略去r2, r3圆角处金属面积)
(5) 补强结果
故采用分析补强法满足补强要求。
3分析补强计算方法验证
为验证以上方法的可行性, 采用ANSYS软件进行了有限元分析, 应力云图如下:
为方便对比, 我们列入了等面积补强法的应力云图。
可以看出, 分析补强结构总应力值为256.69MPa, 而等面积补强结构总应力值为295.37MPa。结果表明, 采用分析补强结构时, 会使接管和球壳连接处的总应力值降低, 主要的原因是补强金属集中于开孔应力最大部位, 应力集中系数较小, 而且这种结构可以使焊缝及热影响区避开最大应力点的位置。
4 结束语
通过实例对径向圆形开孔用分析补强法进行计算及验证, 可以看出分析补强计算方法是满足补强计算要求的, 其结果是安全的。相对于等面积补强法, 分析补强法能有效地降低应力集中系数, 使得总应力值降低, 因此对于一些具有径向开孔的特殊的设备如高温、高压、低温或者超出标准规范要求的情况下, 推荐采用分析补强法进行开孔补强计算。
摘要：本文主要介绍了球壳开孔分析补强法, 并通过计算实例验证了球壳上径向圆形开孔采用分析补强计算方法是合理和安全的。并通过应力对比得出:对于一些具有径向开孔的特殊的设备如高温、高压、低温或者超出标准规范要求的情况下, 推荐采用分析补强法进行开孔补强计算
关键词：球罐径向圆形开孔,分析补强法,等面积补强法
参考文献
[1]GB150.1~150.4-2011《压力容器》;
[2]JB/T4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》;
[3]郑津洋, 徐平, 方晓斌等译.ASME压力容器设计[M].北京:化学工业出版社, 2002.
钢筋混凝土构件的补强与加固 第9篇
钢筋；混凝土构件；加固；施工技术
钢筋混凝土构造的加固补强方法各有特点。
粘贴纤维加强塑料加固法。外贴纤维加固补强是用树脂类胶结材料，将纤维补强复合材料贴于被加固补强构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，从而达到对构造构件补强加固及改善构造受力性能的目的。它是一种十分简单且使用效果良好的加固补强办法，但被要求加固补强混凝土构件强度等级不得低于C15，且混凝土外表的正拉粘结强度不得低于1.5MPa，除了具有粘贴牢固的优点外，还具有耐腐蚀、耐湿润、简单而尽量少增加构造自重、耐用、维护费用较低等优点，但有防火要求的要进行防火处理，该方法适用于各种受力性能的钢筋混凝土构件和其它构筑物。
增加支承加固法。增加支承加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的弯矩，进而分散构件承载力的目的。依据支承构件受力性能的不同可分为刚性支点和弹性支点两种加固办法。该法简单可靠，但易影响建筑物的原貌和使用功能，并且会减小使用空间；该方法适用于梁、板、析架、网架等构造的加固。
有粘结外包型钢加固法。外包型钢加固是把型钢(通常为角钢或槽钢)或钢板包于被加固构件的四角或两角的加固办法，外包型钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法，采用该办法加固混凝土构件时，应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注，把型钢与被加固构件粘结成一整体，以保证型钢架和原构件有效构成一个整体共同受力。其特性是受力可靠、施工烦琐、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的状况下运用于环境温度60度以上高温场所；适用于运用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又被要求较大幅度提高其承载能力的混凝土构件的加固。
粘贴钢板加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢板加固是在构件承载能力溃乏区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)外表粘贴强度高的钢板，使原有钢筋混凝土和钢板作为一个新的受力整体共同受力，约束混凝土的变形，增强了被加固构件的刚度和抗裂性能，有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能，且不会在钢筋混凝土构件中产生应力集中而采用该办法加固。被要求加固补强的钢筋混凝土构件，在施工现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土外表的正拉粘结强度不得低于1.5MPa，并且应将钢板设计成仅能接受轴向应力作用，钢板外表应进行防锈蚀处理，外表防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特性是施工简单、速度快、工期短；现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对消防和生活影响小；传力直接，加固效果好，耐久性好；且加固后对原构造外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作程度；适用于接受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
加大截面加固法。在钢筋混凝土受压构件受压区增加混凝土现浇层，增加截面有效高度，扩展截面面积，从而提高构件正截面抗弯能力，斜截面抗剪能力和构件整体刚度，起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计结构方而必需处理好新加部分与原有局部的界面，使其成为一个整体共同受力的问题。相关实验表明，被加固构件在受力过程中结合面会呈现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段，结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担；开裂后与在极限状态下，则主要是经过贯串结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传送。
预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对构件部分或整体采取加固的办法，通过施加预应力的方法来改变原构件内力传递和应力重分布，致使被加固构件中原有的内应力以及因此引起的变形现象得以部分或全部抵消，因而后加预应力构件能和原构件能共同工作，构件的承载能力得到显著提高，并可减少构件的变形、裂缝成长。
置换混凝土加固法。置换混凝土加固法是指对原有构件强度低、韧性差的构件相关部位的混凝土用强度高、韧性好的混凝土进行置换的办法。该办法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的部位加固。施工工艺简单方便，工期短，占用空间小，不影响使用功能，而且造价比较低，经济合理。采用本办法加固混凝土受力构件时，其否置换原构件局部的混凝土强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土构件建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土提高一级且不应低于C25。混凝土的置换深度，板不应小于40mm，梁、柱采用人工浇筑时，不应小于60mm,采用放射法施工时，不应小于50mm，置换长度应依据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果肯定，但对非全长置换的情况其两端应分别延伸不应小于100mm。置换部位应位于构件受压区内，且应依据受力方向将有缺陷混凝土剔除，剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧，不得仅剔除截面的一部分。
施工技术要求及加层结构施工注意事项。拆除工程:通常采用保护性拆除技术(这与破坏性拆除明显不同)，它包括确定拆除方法；选择合适的材料、拆除机械；制定切实可行的保护措施等综合技术。拆除采用由上至下的方法，并根据原结构的特点，把每一项具体拆除项目合理安排，确定拆除顺序。为保证房内工作人员及施工人员的安全，除搭设必要的水平防护棚、防护围墙外，还应尽量减少噪声，控制尘土飞扬，可以采用静态破碎、局部风镐、人工剔凿等方法。加固、加层工程：钢筋的化学锚固应由专业的施工队伍施工并做现场检验；新旧混凝土结合面必须凿毛、打齿槽，深度不小于6mm；所有碎块浮碴都必须清除，并用水冲洗干净；在整个施工过程中应采取可靠的支撑措施；加固改造施工应遵守有关加固技术规范。
施工注意事项：
在浇注新混凝土时，原混凝土表面应凿毛，清除干净后，适当湿润，并新涮一层界面剂，以确保新旧混凝土形成一体。
施工时，应采取确保施工质量和施工安全的措施。在剔除原有结构前必须对可能影响到的原结构(包括梁、板)进行可靠支护，并对新设支护的下方主体支承结构进行复核验算。
梁板开洞、锚筋及灌浆、加固，需要由有一定经验的专业施工队伍完成。孔洞宜采用机械钻孔，事先应探测原钢筋位置以免对原结构造成损伤。如无特殊说明，剔凿混凝土时，原结构中钢筋不得切断。
整体道床结构补强工法研究 第10篇
关键词：整体道床,补强,工法
一、选题背景及研究目的和意义
上海拥有目前中国线路最长的城市轨道交通运营线路, 总里程数超过420公里。随着线路里程数的不断增加, 地上空间受到建筑物等因素的影响, 可以利用的空间越来越有限, 所以越来越多的线路都往地下空间延伸。上海、北京、广州等城市地下线路均大量采用了整体道床无碴轨道。但往往由于主体结构的变形、地下水的冲刷、新老混凝土结合不牢、排水沟混凝土厚度过薄及整体道床预留横向沟槽结构薄弱等原因常会导致道床发生翻浆冒泥、横向断裂和隧底吊空以及道床在部分部位开裂等病害[1,2,3]。为保证列车的正常安全运行, 需要及时对道床进行补强, 整治病害, 维护道床结构的安全。
本文的研究目的是针对我国现有各种补强工法, 分析补强工法情况, 对各种补强工法进行对比, 明确在不同的工程情况下最适合的补强工法。
二、我国整体道床结构补强工法的现状研究
随着我国轨道交通的发展, 补强工法也不断地发展和进步, 我国各地区采用的补强工法不尽相同。
(一) 表面涂膜法
表面涂膜法是采用防水涂料进行表面涂膜覆盖, 从而封闭裂缝并进行防水的方法[4]。
优点:便于修补前期的细微裂缝。
缺点:无法深入深处裂缝, 对延伸的裂缝难以进行追踪及观察其变化。
1. 基层处理。
涂刷防水层施工前, 先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净, 并用干净的湿布擦一次, 如检查基层不平整, 须经1∶2水泥砂浆找平。
2. 涂刷底胶 (相当于冷底子油) 。
底胶 (基层处理剂) 配制:先将聚氨酯甲料、乙料和二甲苯以1∶1.5∶2的比例 (重量比) 配合搅拌均匀, 配好的料在2h内用完。底胶涂刷:将配制好的底胶料, 用长把滚刷均匀涂刷在基层表面, 涂刷量为0.3kg/m2左右, 涂刷后约4h手感不粘时, 即可做下道工序。
3. 涂膜防水层施工。
材料配制:聚氨酯按甲料、乙料和二甲苯以1∶1.5∶0.3的比例 (重量比) 配制, 用电动搅拌器强制搅拌3~5min。配制混合料应及时涂刷, 最迟使用时间不得超过2h (从搅拌均匀后计时) 。涂刷第一道涂膜:在已涂刷的底胶固化并干燥后, 应先检查其附加层部位有无残留的气孔或气泡, 如没有, 即可涂刷第一层涂膜;如有气孔或气泡, 则应用橡胶刮板将混合料用力压入气孔, 局部再刷涂膜, 然后进行第一层涂膜施工。涂刮第一层聚氨酯涂膜防水材料, 可用塑料或橡皮刮板均匀涂刮, 力求厚度一致, 在1.5mm左右, 即用量为1.5kg/m2。涂刮第二道涂膜:第一道涂膜固化后, 即可在其上均匀地涂刮第二道涂膜, 涂刮方向应与第一道的涂刮方向相垂直, 涂刮第二道与第一道相间隔的时间一般不小于24h, 亦不大于72h。涂刮第三道涂膜:涂刮方法与第二道涂膜相同, 但涂刮方向应与其垂直。稀撒石碴:在第三道涂膜固化之前, 在其表面稀撒粒径约2mm的石碴, 加强涂膜层与其保护层的粘结作用。
4. 涂膜保护层。
最后一道涂膜固化干燥后, 即可根据设计要求的适宜形式施工保护层, 一般竖面采用水泥砂浆抹面保护层, 平面浇筑细石混凝土保护层。
(二) 压力注浆法
压力注浆法是借助压力将浆液注入混凝土裂缝中, 使裂缝充满浆液补牢的方法[5,6,7]。
优点:强度高, 耐久性好。
缺点:机具笨重, 施工不便。
1. 钻孔开槽注浆法
(1) 现场确定具体病害 (裂缝) 位置。 (2) 针对所确定病害位置进行钻孔, 开设V字槽 (深度/宽度=1/2) 。 (3) 清除钻孔及V字槽内杂物。 (4) 将铝管预埋至孔内, 并用双快水泥封堵。 (5) 封堵的水泥进行浇水养护 (5分钟) 。 (6) 待水泥达到强度后, 连接塑料注浆管至注浆泵。 (7) 按比例配制浆液 (环氧树脂按1∶3配) , 充分搅拌后进行灌浆加固 (灌浆时压力不得小于0.8MPa) 。 (8) 待浆液完全固化后去除注浆管, 清理现场。
2. 钻孔注浆法
(1) 现场确定具体病害 (裂缝) 位置。
(2) 针对具体病害 (裂缝) 类型, 选择钻孔方式 (布斜孔, 骑缝布孔) 。
(3) 选用双快水泥或环氧胶泥封堵裂缝。
(4) 安装并紧固注浆嘴。
(5) 待封堵材料达到强度后, 按配合比配制浆液进行灌浆堵漏。
(6) 当灌浆材料完全固化后, 除去注浆嘴, 留下的注浆孔可以用双快水泥封闭。
(三) 开槽填补法
开槽填补法是沿着裂缝方向将混凝土凿成U型槽, 然后用填补材料将其填平补牢, 达到封闭裂缝目的的方法。
优点:粘结力高, 耐久性好。
缺点:对混凝土结构有损伤。
1. 用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀。
2. 将环氧树脂、聚硫橡胶也按配比拌匀, 并掺入已拌好水泥砂浆中, 人工搅拌。
3. 用少量的丙酮 (约0.2 kg) 将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。
4. 及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶灌注到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌补。
5. 砂浆嵌入缝槽内处理好后2 h以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖。
6. 待完全初凝后, 开始用水养护。
三、结语
目前我国对于整体道床结构补强的工法主要有三种, 根据现场的裂缝宽度来选择相应的修补方法。宽度小于0.2mm的细微裂缝适用表面涂膜法, 宽度在0.2~0.3mm之间的混凝土裂缝适用压力注浆法, 宽度大于0.5mm的裂缝则常采用开槽填补法进行修补。常采用的补强材料有聚氨酯和环氧树脂两种。聚氨酯多用于隧道变形缝渗漏水和混凝土结构不规则裂缝渗漏水。而整体道床结构开裂、整体道床与其他各结构间的开裂或脱离以及其他砼结构的开裂则常用环氧树脂进行补强。
隧道底部管片与道床间的杂质未清理干净会引起的整体道床的开裂 (如成昆线尼日1隧道) , 在地质水文条件较为丰富的地域容易引起整体道床钢筋的锈蚀还有排水沟不通畅会引起整体道床的翻浆冒泥 (如广州地铁一号线的暗挖区间隧道杨箕站体育西站区间[9]以及上海轨道交通三号线石龙路龙漕路区间) 等, 都是影响整体道床稳定性的因素。而这些因素也都是相互关联的, 任何一部分的病害都可能影响到整体道床的结构稳定性。所以必须对整体道床进行综合性整治才能达到预防和消除病害的目的。同时, 由于目前整体道床已在国内外被广泛使用, 故而明确针对不同整体道床病害的整治方法从而使列车正常安全运行显得更为重要。
对于道床混凝土裂缝的探伤而言, 主要就是以无损检测的手段, 确定混凝土内部缺陷的存在、大小、位置和性质。常用的手段有超声脉冲法 (包括冲击回波法及超声脉冲法) 和射线法两大类。但由于射线法因穿透能力有限, 以及操作中需解决人体防护等问题, 所有在我国使用较少。目前最常用的主要用连续超声波探伤仪进行检测的超声脉冲法[10]。
参考文献
[1]王永东, 陈荣.整体道床隧道常见病害及整治[J].成铁科技, 2004, (2) .
[2]钟贞荣, 罗科炎, 杨仕教, 彭康存.整体道床病害分析与整治[J].上海铁道科技, 2008, (1) .
[3]孙师林.地铁运营期间隧道道床冒浆病害分析及整治浅谈[J].科技资讯, 2009, (7) .
[4]于春华.城轨交通整体道床病害及整治[J].铁道工程学报, 2008, (12) .
[5]陈昊, 邱小佩.盾构隧道管片与道床的稳定加固处理[J].土工基础, 2003, (6) .
[6]王方国.预防修——控制整体道床隧道基底[J].成铁科技, 2009, (4) .
[7]王兆林.用灌浆法整治铁路专用线整体道床下沉病害[J].西部煤化工, 2003, (2) .
[8]胡怡东.EAA环氧材料在广州地铁1号线整体道床病害治理中的应用[J].技术资料, (6) .
[9]刘涌涛.广州地铁一号线暗挖区间隧道整治[J].铁道建筑, 2006, (8) .
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