導(dǎo)語：如何才能寫好一篇管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

大伙房水庫(kù)輸水應(yīng)急入連工程是由大伙房水庫(kù)向大連市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程,輸水管線由大伙房水庫(kù)輸水(二期)工程之鞍山加壓泵站引出,年輸水量為3×108m3。

本工程由兩部分組成:碧流河水庫(kù)北段工程和碧流河水庫(kù)南段工程。

碧流河水庫(kù)北段工程輸水線路全長(zhǎng)163.26km,其中;

鞍山加壓泵站。隧洞前輸水管線長(zhǎng)121.37kin,管線管材主要采用預(yù)應(yīng)力鋼套筒混凝土管(以下簡(jiǎn)稱PCCP),管線穿越高速公路、省國(guó)道、鐵路、大中型河流等采用鋼管,管徑為DN2800。

輸水隧洞長(zhǎng)14.12km,為城門洞型斷面,隧洞斷面尺寸(B×H)為3.2m×3.48m,

隧洞后輸水管線末端輸水管線長(zhǎng)27.77km,管線管材主要采用預(yù)應(yīng)力鋼套筒混凝土管(以下簡(jiǎn)稱PCCP),管線穿越省國(guó)道、大中型河流等采用鋼管,管徑為DN2400。

對(duì)該工程采用的PCCP管材設(shè)計(jì)應(yīng)用了美國(guó)供水工程協(xié)會(huì)ANSI/AWWA C304-99標(biāo)準(zhǔn)配套的設(shè)計(jì)程序“VDP”進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。

2、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

根據(jù)AWWA C304-99標(biāo)準(zhǔn),采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法對(duì)PCCP管進(jìn)行設(shè)計(jì),既考慮管材的預(yù)應(yīng)力狀況,也考慮外載(we。wt,Ws)、管重(Wp)和水重(Wf)及工作壓力(Pw)瞬時(shí)壓力(Pt)檢驗(yàn)壓力(Pft)的綜合影響,保證管材的使用可靠性,從彈性和強(qiáng)度極限上提供足夠的安全儲(chǔ)備設(shè)計(jì)。計(jì)算程序采用AWWA C304-99配套設(shè)計(jì)軟件UDP和本院自編軟件CDP,規(guī)范要求的最小鋼絲面積作為鋼絲初始面積核對(duì)管體各項(xiàng)極限狀態(tài)的指標(biāo)要求,如果不能通過驗(yàn)算條件鋼絲面積自動(dòng)累加,直到滿足要求。

需要說明的是根據(jù)AWWA C304的默認(rèn)要求,預(yù)應(yīng)力鋼絲張拉控制應(yīng)力固定為鋼絲抗拉強(qiáng)度的75%,并且:

當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼絲只有一層時(shí)鋼絲的應(yīng)力松馳系數(shù)如下:

R=0.111-3.5(As/Ac)

(AWWA C304式6-30)

多層纏絲鋼絲應(yīng)力松馳系數(shù)如下:

內(nèi)部第一層纏絲:

其他層纏絲:

由于本工程要求fsg=0.7fsu,AWWAc304沒有給出當(dāng)fsg=0.7fsu時(shí)鋼絲應(yīng)力松馳系數(shù)的算法,根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GBS0010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.2.1條規(guī)定:

當(dāng)ocon≤O.7fptk時(shí)鋼絲應(yīng)力松馳值:

σL4=0.125(σcoll+fptk-0.5)σcol3(式中口conll口為fsg、fptk即為fsu)

當(dāng)O.7fptk

σ14=0.2σcon÷fptk-0.575)σCon

當(dāng)σCOil=0.7fptk時(shí)鋼絲應(yīng)力松馳值σ14=2.5%σcon,當(dāng)口con=0.75fptk寸鋼絲應(yīng)力松馳值σ14=3.5%σcon,由此可見,當(dāng)fsg=0.7fsu時(shí)鋼絲應(yīng)力松馳值應(yīng)比當(dāng)fsg=0,75fsu的鋼絲應(yīng)力松馳值小,按fsg=0.7sfs計(jì)算更為保守,因此本報(bào)告不再尋求fsg=0.7fsu時(shí)鋼絲應(yīng)力松馳系數(shù)的算法,其差值作為合理安全儲(chǔ)備。

3、設(shè)計(jì)條件選取

以下各參數(shù)為設(shè)計(jì)中易為忽視的部分。

3.1管道內(nèi)壓

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)內(nèi)壓為工作壓力+O.3MPa;瞬時(shí)壓力為工作壓力的40%;管道上部覆蓋土層厚度2、4、6m三種,與不同的工作壓力進(jìn)行組合。

3.2　管基包角

管基中心角選取90°。雖然在施工中采用120°包角施工,但受承包人施工經(jīng)驗(yàn)、回填材料等多種因素影響。包角部位回填壓實(shí)質(zhì)量存在不穩(wěn)定情況,因此設(shè)計(jì)中仍然按90°考慮,多出部分作為施工安全儲(chǔ)備。

3.3　相對(duì)濕度

戶外設(shè)計(jì)相對(duì)濕度:本工程各標(biāo)分別取RH=52%、50%、60%。雖然業(yè)主在關(guān)于明確PcCP管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的意見中明確了PCCP管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力學(xué)參數(shù)中的相對(duì)濕度按照RH=60%計(jì)取,但考慮到各標(biāo)段環(huán)境溫度不盡相同,且其對(duì)管道的設(shè)計(jì)影響較小,因此對(duì)上述取值是可行的(只要不大于60%,數(shù)值越大越偏于保守)。

3.4　土壤特性

土壤特性系數(shù)Ku=0.15,為飽和表土的最大值。Ku=0.19,為無粘性顆粒材料的取值,偏于保守,尤其是覆土較深的管道,計(jì)算土荷載偏大。根據(jù)AWWA M9規(guī)定當(dāng)設(shè)計(jì)無資料時(shí)可以取Ku=0.15。

3.5　溝槽型式

管道埋設(shè)全線均采用上埋式。主要是因?yàn)榇笾睆絇ccP管鋪設(shè)線路一般較長(zhǎng),沿線工程地質(zhì)情況復(fù)雜,溝槽開挖寬度很容易超出溝埋式的要求。采用溝埋式設(shè)計(jì)雖然可以節(jié)省部分造價(jià),但對(duì)結(jié)果影響不大。采用統(tǒng)一的埋設(shè)型式,可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),也便于施工管理。

4、設(shè)計(jì)原則

本工程二標(biāo)、三標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用美國(guó)混凝土壓力管協(xié)會(huì)AWWA C304標(biāo)準(zhǔn)配套程序UDP設(shè)計(jì)軟件,該軟件系統(tǒng)默認(rèn)鋼絲直徑及抗拉強(qiáng)度均為英制規(guī)格且無公制選項(xiàng),預(yù)應(yīng)力鋼絲張拉控制應(yīng)力固定為鋼絲抗拉強(qiáng)度的75%,而招標(biāo)文件明確為70%,因此承包商采用如下等效預(yù)壓應(yīng)力的方法進(jìn)行換算:

按此換算方法,多數(shù)情況下是可行的,但是,AWWA C304共有14種荷載組合、14種不同的控制條件,當(dāng)按uDPR件計(jì)算時(shí)出現(xiàn)如設(shè)計(jì)控制條件為AWWA C304第7.4.1條規(guī)定的“在荷載內(nèi)壓組合FWl,FWlr2及FT2情況下,預(yù)應(yīng)力鋼絲內(nèi)最大拉應(yīng)力不得高于總纏絲應(yīng)力fsl”及AWWA C304第7.5.I條規(guī)定的“當(dāng)管子承受荷載與內(nèi)壓組合FWT3及FWT4時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼絲最大拉應(yīng)力不應(yīng)超過其屈服強(qiáng)度fsy”時(shí),該轉(zhuǎn)換方法就不合適,當(dāng)管子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)以上控制條件時(shí),以上換算方法偏于保守。

5、結(jié)　語

結(jié)合本院工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和本工程的實(shí)際情況,為確保PCCP管芯混凝土質(zhì)量,設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用低標(biāo)號(hào)混凝土,同時(shí)考慮生產(chǎn)進(jìn)度和簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理,盡量減少混凝土標(biāo)號(hào)種類。

盡量減少管芯壁厚種類,便于生產(chǎn)控制和大規(guī)模生產(chǎn),以提高生產(chǎn)效率。

篇2

關(guān)鍵詞：市政工程；給排水；管道工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

市政給排水管道工程設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與能動(dòng)性相結(jié)合的過程。在滿足規(guī)范要求、注意設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)的同時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況, 因地制宜、因時(shí)制宜, 經(jīng)常充分的市場(chǎng)調(diào)查與經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較, 做到既質(zhì)量?jī)?yōu)良, 又經(jīng)濟(jì)合理、施工方便。為此，主要做好如下工作：

1．現(xiàn)場(chǎng)踏勘與測(cè)量

給排水管道距離相對(duì)較長(zhǎng),或穿越城鎮(zhèn)密集區(qū),或敷設(shè)在農(nóng)田,或跨越山丘和河流,還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一項(xiàng)管道工程同時(shí)會(huì)遇到上述幾種或所有的地形和地貌,其復(fù)雜的地形和地貌若不現(xiàn)場(chǎng)查看,則很難全面完成設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)會(huì)同給排水、概預(yù)算等專業(yè)設(shè)計(jì)人員共同進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘和選線,了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質(zhì)概況,必要時(shí)應(yīng)在施工圖階段對(duì)個(gè)別疑難地段重新踏勘。

要準(zhǔn)確地反應(yīng)管道沿線的地形地貌和水文地質(zhì)情況,必須有測(cè)量和勘探部門提供的準(zhǔn)確的地形和水文地質(zhì)資料。

勘探點(diǎn)間距和鉆孔深度勘探點(diǎn)應(yīng)布置在管道的中線上,并不得偏離中線 3m,間距應(yīng)根據(jù)地形復(fù)雜程度確定的 30～100m,較復(fù)雜和地質(zhì)變化較大的地段應(yīng)適當(dāng)加密,深度應(yīng)達(dá)到管道埋設(shè)深度以下 1m 以上,遇河流應(yīng)鉆至河床最大沖刷深度以下 2～3m。

提供勘探成果要求劃分沿線地質(zhì)單元；查明管道埋設(shè)深度范圍內(nèi)的地層成因、巖性特征和厚度；調(diào)查巖層產(chǎn)狀和分化破碎程度及對(duì)管道有影響的全部活動(dòng)斷裂帶的性質(zhì)和分布特點(diǎn)；調(diào)查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質(zhì)現(xiàn)象的范圍、性質(zhì)、發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)管道的影響;查明沿線井、泉的分布和水位等影響;查明擬穿、跨河流的岸坡穩(wěn)定性,河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

管道的結(jié)構(gòu)形式主要由給排水專業(yè)確定,結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)根據(jù)管道的用途(給水還是排水,污水還是雨水)、工作環(huán)境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質(zhì)情況、敷設(shè)方式和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等從專業(yè)角度提出參考意見。一般情況下,承壓管道常采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC 管、PE 管、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等。當(dāng)污水管道口徑較大時(shí)應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵,特殊情況、特殊地段(過河渠、公路、鐵路等)、局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。大型給排水管道工程也有采用盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的。

根據(jù)管道規(guī)格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗(yàn)壓力對(duì)管道的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算及復(fù)核,提供管道壁厚、管道等級(jí)、或結(jié)構(gòu)配筋圖。對(duì)于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強(qiáng)度要求的管道,應(yīng)根據(jù)計(jì)算采用具體的加強(qiáng)加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等,當(dāng)鋼管計(jì)算出的壁厚不經(jīng)濟(jì)時(shí),應(yīng)采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來確定。

敷設(shè)方式的選擇應(yīng)根據(jù)埋置深度、地面地下障礙物等因素確定,一般有溝埋式、上埋式、頂管及架空,較為常用敷設(shè)方式采用溝埋式,當(dāng)溝埋式有一定的難度時(shí),可選擇頂管和架空等敷設(shè)方式。不同的敷設(shè)方式,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)亦不同。

有些管道敷設(shè)的地段地下水位較高或者施工期間多雨,因而管道的抗浮穩(wěn)定應(yīng)引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的重視。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)計(jì)算采取相應(yīng)的抗浮措施,避免浮管現(xiàn)象的出現(xiàn)。

確定管線走向時(shí)應(yīng)盡量避開對(duì)抗震不利的場(chǎng)地、地基,如不可避免而必須通過地震斷裂帶或可液化土地基時(shí),應(yīng)根據(jù)工程的重要性、使用條件綜合考慮。

3.給排水管道設(shè)計(jì)中的其他問題

在用戶管線出口建立格柵中纖維、塑料等沉積物、懸浮物和漂浮物的大量存在,給管道的清掏和疏通維護(hù)作業(yè)帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間,每天都會(huì)攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進(jìn)入泵房后,常導(dǎo)致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現(xiàn)象的發(fā)生。盡管格柵柵條的間距一再減小,但仍有大量的漂浮物進(jìn)入泵站造成堵塞。為了解決上述問題,建議在庭院或住宅小區(qū)的管道出口處設(shè)置簡(jiǎn)易人工攔污格柵,定期進(jìn)行清理、清掏,從源頭上控制漂浮物進(jìn)入市政管網(wǎng),以減輕市政管網(wǎng)維護(hù)管理的工作量。

在檢查井井底設(shè)置沉淀池中的沉積物在管道內(nèi)水流量小、流速慢時(shí)會(huì)發(fā)生沉淀,造成管道淤積堵塞、通水不暢,而管道的疏通工作又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此,針對(duì)傳統(tǒng)的檢查井做法,建議將其井底改為沉淀式的,井底下沉 30～50 cm。這樣中的沉積物多數(shù)會(huì)沉積在檢查井中,不至于流入下游管段,只要定期清掏檢查井內(nèi)的沉積物即可,減少了管道維護(hù)作業(yè)的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。

在檢查井內(nèi)設(shè)置閘槽干管中的流量和流速均較大,有的檢查井內(nèi)的水位較高,管道維護(hù)作業(yè)或戶線管接頭時(shí),需將管道內(nèi)的水位降低或斷流。為了方便維護(hù)作業(yè),建議在干管的管道交匯處檢查井、轉(zhuǎn)彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置閘槽,通過閘槽的開閉控制水流,便于維護(hù)作業(yè)。同時(shí)為方便戶線支管接頭時(shí)的施工,建議能研制一種較輕便、實(shí)用的管道阻水設(shè)備。

4.結(jié)語

總之，在城市發(fā)展的過程中，為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存和發(fā)展,要求在企業(yè)給排水工程的設(shè)計(jì)中引入全局概念,以適應(yīng)日趨嚴(yán)峻的城市發(fā)展要求。只有這樣，才能設(shè)計(jì)出滿足百年城市發(fā)展的市政給排水管道。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付迪.HDPE雙壁波紋管在城市給排水工程中的應(yīng)用[J]. 技術(shù)與市場(chǎng). 2010(08)

[2] 朱志光.市政排水管道工程施工質(zhì)量控制[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè). 2008(06)

篇3

關(guān)鍵字：城市電力隧道規(guī)劃；研究；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、電力隧道規(guī)劃

（一）平面線路規(guī)劃

電力隧道線路規(guī)劃需要根據(jù)中心城區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷情況進(jìn)行規(guī)劃，在一些特殊的中心城區(qū)位置，一般的電力隧道走向都是地下建設(shè)、地鐵以及立交橋等等。在進(jìn)行電力通道規(guī)劃時(shí)，需要協(xié)調(diào)相關(guān)部門，做好路線合理規(guī)劃工作。對(duì)力隧道路徑選擇時(shí)，一般要選擇長(zhǎng)度較長(zhǎng)、線型比較順直以及路段比較寬的城市主干線。進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，盡量避免影響因素出現(xiàn)，從而使得規(guī)劃水平提高。施工實(shí)踐表明，在當(dāng)前的規(guī)劃過程中，一般會(huì)受到技術(shù)條件限制或者受到其他的市政工程制約。一條完整的電力隧道實(shí)施過程中，需要進(jìn)行多形式設(shè)置，從而滿足走向需求。同時(shí)在施工過程中，會(huì)不可避免的穿越一些重點(diǎn)工程，像地鐵、像重要建筑等等。在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，為了更好地減少阻力問題，降低規(guī)劃風(fēng)險(xiǎn)，從而逐漸實(shí)現(xiàn)電力隧道規(guī)劃發(fā)展需求，需要電力隧道在進(jìn)行平面規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況開展設(shè)計(jì)工作。如下表不同地區(qū)隧道通道型式規(guī)劃設(shè)計(jì)

（二）線路曲線規(guī)劃

電力隧道具備自身的使用功能，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，基于電力隧道的特性，這樣就可以不要對(duì)線路曲線半徑做出嚴(yán)格的規(guī)定或者控制。在進(jìn)行城市規(guī)劃時(shí)，一般會(huì)受到大轉(zhuǎn)角或者是地形限制，在必要的時(shí)候可以通過工作井的方式進(jìn)行處理。一般而言城市地下空間1-7m為城市市政管道的黃金通道，大多數(shù)管線布置在這個(gè)深度，盾構(gòu)及頂管機(jī)械作業(yè)，一般要考慮一定富裕深度，一般埋深達(dá)到10m，才較為安全，否則容易傷及市政管線。在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，較大斷面的電纜隧道可以采取深埋方式避開其他市政管線，從而獲得完好規(guī)劃。

二、電力隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電力隧道內(nèi)部設(shè)施通常為橫擔(dān)支架、電纜、冷卻管、照明及通風(fēng)等電力設(shè)備，其布置方式將影響隧道結(jié)構(gòu)的傳力模式，需要在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)內(nèi)部設(shè)施布置方案進(jìn)行合理性及穩(wěn)定性的驗(yàn)算分析，確保工程安全性。電力隧道設(shè)計(jì)過程中，通常會(huì)遇見斷面直徑設(shè)計(jì)問題，這個(gè)直徑采用頂管方式適宜直徑在1.9至3.5m范圍內(nèi)，采用盾構(gòu)方式的適宜斷面在3.5到5.5m范圍內(nèi)。其中頂管在小于1.9m直徑時(shí)一般直接將頂管直徑取到1.5m以下，并且在內(nèi)部排管然后填充細(xì)砂或者細(xì)石砼，因而不在適合歸入電纜隧道范疇。一般而言，電力隧道大部分采用的是明開挖隧道，頂管，淺埋暗挖等方式，對(duì)于盾構(gòu)方式在電力隧道中使用較少，但卻是一個(gè)發(fā)展方向。

圖1、頂管隧道布置 圖2、頂管內(nèi)排管布置

在一般情況下，電力隧道需要根據(jù)凈空尺寸大小進(jìn)行確定，從而選擇到合適的施工方法。例如下表格的隧道工法選擇：

在施工過程中，當(dāng)選擇盾構(gòu)法時(shí)，這個(gè)時(shí)候的隧道管徑應(yīng)該大于3.5m，這個(gè)時(shí)候需要充分考慮阻力問題。這個(gè)時(shí)候的阻力會(huì)變大，而且還比較難以控制。因此，在進(jìn)行隧道施工方法選擇時(shí)，應(yīng)該保障選擇的方法可以使得直徑大于3.5m，這樣的施工實(shí)際情況可以充分考慮選擇盾構(gòu)法。電力隧道施工過程中，一般可以選擇的有圓形還有矩形兩種形狀。一般而言，矩形的橫截面積它的凈空利用率會(huì)比較高。相互對(duì)比之下的可以選擇該橫截面進(jìn)行施工就顯得比較合理，而且還需要綜合分析影響因素，從而選擇出合適的橫截面處理方法。例如500kV世博變電站，輸電隧道直接從550kv變電站直接引出，一般內(nèi)在的輸電要求比較高，這樣可以選擇內(nèi)徑比較大的圓形橫截面，這是我國(guó)國(guó)內(nèi)直徑輸電隧道最大之圓形橫截面施工。選擇了合適的施工法之后，需要確定出管片組成數(shù)量，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)候可以根據(jù)這些管片的厚度以及形狀進(jìn)行選擇。如下圖所示：

圖3、盾構(gòu)斷面

一般而言，輸電隧道選擇了隧道盾構(gòu)段，將其當(dāng)成最大電力專用隧道，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)布設(shè)時(shí)，一般都會(huì)有它獨(dú)特的地方。為了更好的發(fā)揮出隧道實(shí)際作用，更好的充分使用隧道凈空。需要在隧道中部位置進(jìn)行設(shè)置，這樣可以獲得設(shè)置橫梁面圖形。設(shè)計(jì)過程中，需要將隧道進(jìn)行分層，可以將其分層四個(gè)電纜布置區(qū)。在每個(gè)支架中可以將其中的一部分確定出來，這樣可以支撐起兩個(gè)中間柱，而且其余的連接角鋼可以在布設(shè)上進(jìn)行連接，從而獲得更大的空間。這樣的空間可以更好的滿足電力施工需求，更好的滿足當(dāng)前布設(shè)需求。

結(jié)束語

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，我國(guó)隧道施工工程越來越多，為了滿足城市供電需求，為了滿足社會(huì)發(fā)展需求，需要進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。在進(jìn)行地下電力傳輸時(shí)，需要不斷的完善和發(fā)展規(guī)劃，選擇隧道輸送電力已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展首先方式。

參考文獻(xiàn)

[1]張彥輝，劉青，李華春.北京電力隧道現(xiàn)狀及檢測(cè)技術(shù)的研究[J].全國(guó)第九次電力電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)-2013年1期

篇4

關(guān)鍵詞：柔性結(jié)構(gòu) 主從式CPU 無線控制 人機(jī)交互

當(dāng)前諸多行業(yè)，如石油、天然氣、中央空調(diào)通風(fēng)等，管道作為一種有效物料傳輸介質(zhì)，得到廣泛應(yīng)用[1]。本設(shè)計(jì)開發(fā)出一種價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單，從底層到上層，從硬件到軟件，從模塊到系統(tǒng)的一體化柔性結(jié)構(gòu)式機(jī)器人系統(tǒng)。

1 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)

1.1 外形設(shè)計(jì)

機(jī)器人整體機(jī)械設(shè)計(jì)采用多段式柔性結(jié)構(gòu)（如圖1-1）[2]，使其能夠靈活適應(yīng)復(fù)雜管道環(huán)境。驅(qū)動(dòng)部分采用傳動(dòng)帶、渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿渦輪齒合傳動(dòng)，渦輪帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，從而傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行走。支撐部分由滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)、車輪、連桿和推桿等組成。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)撐起，以實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同管徑（400mm～600mm）。

圖1-1 機(jī)器人頭部結(jié)構(gòu)圖

1.2 軸承選擇

本設(shè)計(jì)中軸承主要承受軸向載荷，周向載荷很小可忽略不計(jì)，因此選用7219C型角接觸球軸承。其當(dāng)量動(dòng)載荷為：

—載荷系數(shù)，本設(shè)計(jì)中取為1.1

—軸承承受載荷，本設(shè)計(jì)中=278.15N，則

驗(yàn)算軸承壽命：

n—軸承轉(zhuǎn)速，本設(shè)計(jì)中

C—軸承額定動(dòng)載荷，此處取為135000

P—軸承承受的載荷

—指數(shù)，對(duì)于球軸承；對(duì)于滾子軸承，則，初選軸承滿足要求。

1.3 電機(jī)選擇

電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩：

—啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸加速力矩

—摩擦力矩

本系統(tǒng)中

電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率：

因此，本設(shè)計(jì)選用24V、500轉(zhuǎn)、20W maxon RE25 大功率空心杯減速電機(jī)。

2 機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)器人控制系統(tǒng)分為PC終端層、CPU控制層及執(zhí)行機(jī)構(gòu)層三層結(jié)構(gòu)（如圖2-1）[3]。上層為PC終端層，負(fù)責(zé)采樣數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)整體調(diào)度；控制層由主控系統(tǒng)、攝像頭系統(tǒng)并列組成，主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)環(huán)境信息采樣并將信息上傳PC，PC對(duì)其分析處理并向下發(fā)送控制協(xié)議，CCD對(duì)環(huán)境進(jìn)行圖像采樣，將圖像數(shù)據(jù)上傳PC并可視化顯示，圖像處理使工作人員了解管道狀況；執(zhí)行機(jī)構(gòu)層由各類執(zhí)行電機(jī)組成，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

圖2-1 機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.1 系統(tǒng)通信

由于環(huán)境信息采集實(shí)時(shí)性要求高，且圖像信息數(shù)據(jù)量大，因此上下位機(jī)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)雙通道通信。主CPU與PC機(jī)占用一通道；CCD圖像采集占用二通道；主從CPU SPI通信。兩通道并行通信。

數(shù)據(jù)以包形式通信，一包數(shù)據(jù)為16位，高八位為校驗(yàn)信號(hào)，低八位為數(shù)據(jù)信號(hào)。系統(tǒng)接收一包數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)包解析，首先根據(jù)校驗(yàn)信號(hào)判斷數(shù)據(jù)有效性，校驗(yàn)正確則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)，否則返回錯(cuò)誤校驗(yàn)信號(hào)繼續(xù)索要有效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收采用中斷方式，提高系統(tǒng)效率。上位機(jī)支持通信設(shè)備自動(dòng)識(shí)別，人工修改配置參數(shù)等，符合實(shí)際需求。

自定義數(shù)據(jù)包協(xié)議如下：

2.2 控制策略

機(jī)器人無線通信選用ZGBee2410模塊，利用其組建混合網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)PC同時(shí)控制多臺(tái)機(jī)器人（如圖2-2）。正常狀態(tài)每臺(tái)機(jī)器人與PC單獨(dú)通信，若因環(huán)境惡劣通信中斷，機(jī)器人3秒后自動(dòng)停止動(dòng)作進(jìn)入等待狀態(tài)（圖2-2中3號(hào)），此時(shí)可派出搜救機(jī)器人（圖2-2中2號(hào)）向丟失機(jī)器人發(fā)送呼叫信號(hào)，直至收到其回應(yīng)，利用搜救機(jī)器人做跳板，實(shí)現(xiàn)探測(cè)機(jī)器人與PC通信。

圖2-2 控制策略架構(gòu)圖

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種柔性結(jié)構(gòu)式管道探測(cè)機(jī)器人，闡述了其工作原理。整套系統(tǒng)遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，各模塊獨(dú)立工作亦可自由組合，任何一模塊異常不會(huì)級(jí)聯(lián)整體；柔性式機(jī)械形體，可伸縮自適應(yīng)管徑支撐機(jī)構(gòu)，提高了環(huán)境適應(yīng)力；蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，打破傳統(tǒng)三電機(jī)模式，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)即可驅(qū)動(dòng)機(jī)器人三輪行進(jìn)，節(jié)省成本同時(shí)減輕機(jī)器人重量；CPU模塊采用主從式控制，低端CPU實(shí)現(xiàn)高端CPU功能，節(jié)省成本且利于擴(kuò)展；通信模塊控制協(xié)議與圖像數(shù)據(jù)雙通道通信，控制策略采用ZGBee混合網(wǎng)模式，提高系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性。原理樣機(jī)經(jīng)設(shè)計(jì)方案論證，制作了實(shí)物樣機(jī)并進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能正常工作。但本設(shè)計(jì)只是初步完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)，面對(duì)復(fù)雜管道現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，未來有待于進(jìn)一步研究，可向著人工智能、自適應(yīng)自學(xué)習(xí)方向發(fā)展，將會(huì)有較大發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]張永順.國(guó)外微型管內(nèi)機(jī)器人的發(fā)展[J].機(jī)器人，2000，22（6）：490—520.

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關(guān)鍵詞：模式軟件體系結(jié)構(gòu)管道過濾器

中圖分類號(hào)：TP302.1    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：

    

     引言

     目前，在水環(huán)境自動(dòng)化檢測(cè)的要求和標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，檢測(cè)條件越來越困難的情況中。用無線傳感設(shè)備網(wǎng)路科技來處理水環(huán)境自動(dòng)化檢測(cè)是一個(gè)比較合理的方法。該方案除了硬件設(shè)計(jì)之外，與之配套的水質(zhì)量檢測(cè)軟件也不可或缺。該系統(tǒng)主要計(jì)是通過算機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、預(yù)警、數(shù)據(jù)分析與挖掘，自動(dòng)查找異常數(shù)據(jù)，自動(dòng)追蹤污染源，為質(zhì)檢部門提供原始資料；對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到實(shí)時(shí)排污監(jiān)控；在高精農(nóng)作物區(qū)對(duì)水域進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)元素的檢測(cè)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

     根據(jù)該系統(tǒng)的功能分析，系統(tǒng)包含信息收集、信息傳送、信息監(jiān)測(cè)、信息儲(chǔ)存和信息研究這些有關(guān)功能，后一個(gè)模塊都以前一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，屬于一個(gè)典型的流水線性處理過程，如果單獨(dú)采用傳統(tǒng)的單線程或者批處理的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會(huì)存在著明顯的效率問題，因?yàn)楦鱾€(gè)模塊的工作屬于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，要求能夠并發(fā)工作，而且各個(gè)功能模塊根據(jù)工作需求和實(shí)現(xiàn)的工作原理，隨時(shí)需要重組和替換，伴隨程序體系范圍與困難性的增多，體系整體構(gòu)造布設(shè)的關(guān)鍵性已經(jīng)大大超越固定算法與信息構(gòu)造的選取，很好的系統(tǒng)構(gòu)造是保障體系實(shí)現(xiàn)的條件。根據(jù)程序系統(tǒng)構(gòu)造的進(jìn)程研發(fā)是目前程序研發(fā)的根本方法，還為程序項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的信號(hào)。筆者在此系統(tǒng)中，提出采用了管道/過濾器的構(gòu)架模式，完成系統(tǒng)的構(gòu)架設(shè)計(jì)，解決了實(shí)際中的各種問題。

1. 管道過濾器體系結(jié)構(gòu)概述

     管道和過濾器模式是體系結(jié)構(gòu)模式中的一種，該方式的主要特征為：將體系目標(biāo)劃分若干個(gè)關(guān)聯(lián)的操作環(huán)節(jié)，各個(gè)過程的輸送是其他過程的送入，并且信息的整理與管控有效執(zhí)行。一般的特點(diǎn)為：

     給整理信息的體系供應(yīng)了一個(gè)構(gòu)造；

     各個(gè)操作環(huán)節(jié)封存于某個(gè)過濾設(shè)備部件里，各個(gè)過濾設(shè)備能夠自己改進(jìn)，其性能單調(diào)；

     信息經(jīng)過鄰近過濾設(shè)備互相間的通道傳送；

     重組過濾設(shè)備能夠創(chuàng)建有關(guān)的體系族；

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由于鋼結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)架下面閑置空間較大，可布設(shè)消防管道、給水管道、通風(fēng)管道、壓縮空氣管道等多種管道，因此，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的廠房，可充分利用其上部閑置空間，節(jié)省多余的管道安裝費(fèi)用，有效節(jié)約建筑成本。鋼結(jié)構(gòu)是一種利用率較高的建筑材料，可實(shí)現(xiàn)多次回收利用，且安裝過程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵和噪聲污染，拆卸也比較容易，拆除的金屬構(gòu)件可直接回收，因此，具有較高的循環(huán)利用價(jià)值。

二、廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

(一)鋼結(jié)構(gòu)選擇

考慮是否可以采用鋼結(jié)構(gòu)作為廠房主結(jié)構(gòu)之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)首先按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷該廠房是否適合鋼結(jié)構(gòu)施工，以及采用鋼結(jié)構(gòu)是否存在安全隱患等，只有其適用性和安全性確定無誤后才可考慮鋼結(jié)構(gòu)廠房。

(二)鋼結(jié)構(gòu)評(píng)估

設(shè)計(jì)師需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的力學(xué)模型，分析鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況，預(yù)估廠房梁柱支撐斷面參數(shù)，最后確定采用軋鋼、H型鋼、槽鋼中的一種或多種。

(三)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合分析

確定設(shè)計(jì)方案后，應(yīng)當(dāng)評(píng)估廠房鋼結(jié)構(gòu)是否符合施工標(biāo)準(zhǔn)，并反復(fù)比對(duì)重要設(shè)計(jì)參數(shù)，判斷施工周期是否符合施工要求，分析鋼結(jié)構(gòu)總剪力、結(jié)構(gòu)受力變形情況。

三、廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(一)防火設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火能力要弱于鋼筋混凝土廠房，鋼結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度會(huì)隨溫度升高而逐漸降低，甚至出現(xiàn)塑性增大的情況，當(dāng)環(huán)境溫度升高到250℃以上時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生徐變現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度會(huì)降到最低值，導(dǎo)致整個(gè)廠房坍塌。因此，在進(jìn)行廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有必要嚴(yán)格按照防火規(guī)范，確定廠房發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)等級(jí)，選擇耐火極限符合要求標(biāo)準(zhǔn)的建筑鋼材。廠房鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐中，應(yīng)用最廣泛也是最有效的一種防火方式就是在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹一層防火涂料，以此提高鋼材的耐火極限，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，防火涂料可以起到隔熱作用。

(二)協(xié)調(diào)好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與廠房工藝設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)廠房是企業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要區(qū)域，如果鋼結(jié)構(gòu)廠房與整個(gè)生產(chǎn)模塊的工藝設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)，就會(huì)影響正常的生產(chǎn)作業(yè)。鋼結(jié)構(gòu)廠房與工藝設(shè)計(jì)的不協(xié)調(diào)主要表現(xiàn)在:鋼結(jié)構(gòu)廠房墻體厚度和高度不符合工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)、鋼支架分布情況不合理等。鋼結(jié)構(gòu)的鋼支架分布形式一般有網(wǎng)架、平面桁架、空間桁架、塔桅、索膜、框架等幾種，設(shè)計(jì)人員需要按照企業(yè)的實(shí)際建廠條件和建筑要求，選擇合理的鋼支架形式。除了鋼支架形式外，鋼材也是影響其建筑性能的重要因素。不同的鋼材其結(jié)構(gòu)性能不同，例如，無縫鋼管中含有中空截面，可作為液體輸送管道，圓鋼為實(shí)心鋼材，可起到穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)的作用。因此，在具體選擇何種鋼材時(shí)，需要考慮其與廠房的工藝設(shè)計(jì)要求是否相符。

(三)重視鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算過程

鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算一般采用的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的計(jì)算程序，計(jì)算結(jié)果評(píng)估是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，對(duì)不同軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，最終選擇最合適的截面有利于成本的節(jié)省。荷載取值時(shí)，對(duì)于降雪量較大的地區(qū)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)本地區(qū)的實(shí)際降雪情況，考慮適當(dāng)增加鋼結(jié)構(gòu)荷載，檢驗(yàn)荷載最大值是否可以承受最大量的降雪。構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分重視凈截面、長(zhǎng)細(xì)比這些概念的重要性。連接設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工條件等選擇合適的連接方式，若采用承壓型連接，則考慮到承壓力和剪切力兩方面的要求，螺栓不得安裝在剪切面上，此時(shí)須討論其連接位置是否合理，是否施工方便。

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關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的分析

伴隨著我國(guó)交通業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)取得了一系成果，也出現(xiàn)了一些弊端，針對(duì)這些弊端，需要相關(guān)政府部門，加強(qiáng)管理力度，提升其道路橋梁設(shè)計(jì)水平，有利于日常交通業(yè)的順利進(jìn)行。下面是針對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題的分析，以方便我們采取積極的措施，解決問題，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的完善。

1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高。鑒于我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)對(duì)于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求并不高，一旦在對(duì)道路施工進(jìn)行改造施工時(shí)就會(huì)不同程度地對(duì)道路交通的便利性造成麻煩和留置安全隱患，并且勢(shì)必會(huì)影響到橋型的美觀。因此，在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到這一點(diǎn)，同時(shí)綜合現(xiàn)場(chǎng)因素，尤其是在橋梁的主梁或梁側(cè)預(yù)留一定的空間，以便為橋梁后期可能進(jìn)行改造施工創(chuàng)造施工空間與條件。

2）管道預(yù)留空間不足。每一座橋梁在設(shè)計(jì)中都需要設(shè)置專用的橋梁管道，但是在現(xiàn)實(shí)中往往在這一方面得不到充分的重視，導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要在于現(xiàn)代城市人口壓力過大或城市改造工程。城市改造工程在遇到管道預(yù)留空間不足的情況時(shí)，則僅僅能夠進(jìn)行一些擴(kuò)容處理，將橋梁管道在橋體之外，從而為交通線埋下不便的隱患，同時(shí)影響到橋體的美觀。另外，在面對(duì)橋梁管道預(yù)留空間不足的問題時(shí)，可以通過再次開挖的辦法進(jìn)行相關(guān)處理，但是這種處理形式不可避免地會(huì)在工程投資建設(shè)方面造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，并且也會(huì)對(duì)交通情況造成影響。

3）綠化帶專項(xiàng)防水設(shè)計(jì)缺陷。我們都知道，橋梁工程也不僅僅是為了滿通使用的功能，在橋體設(shè)計(jì)美觀上同樣也值得給予總夠的重視。因此，橋梁綠化帶專項(xiàng)防水設(shè)計(jì)就成為了橋梁裝飾工程的一項(xiàng)必要內(nèi)容。有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員在對(duì)擬建橋梁工程展開設(shè)計(jì)工作時(shí)，有必要考慮保證橋梁工程在完成施工后所能受到的綠化美觀效果，同時(shí)在綜合考慮到擬建工程施工現(xiàn)場(chǎng)存在的各種影響因素之后，對(duì)設(shè)計(jì)成果要求具有絕對(duì)的橋梁結(jié)構(gòu)使用功用和外形美觀效果。

4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型問題。橋梁工程結(jié)構(gòu)選型的問題極為關(guān)鍵，不僅需要在結(jié)構(gòu)選型上滿足視距和凈空的要求，外形美觀和合理地結(jié)構(gòu)自重同樣被視為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)和原則，使得橋梁工程能夠成為城市建設(shè)中可實(shí)現(xiàn)功能與兼容城市風(fēng)貌的一道亮麗景觀。然而，實(shí)際的設(shè)計(jì)工作卻出現(xiàn)了嚴(yán)重地形式重于實(shí)用效果的偏側(cè)現(xiàn)象，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)選型不合理的問題就很自然了。

2、道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作設(shè)計(jì)內(nèi)容廣泛，本文主要以裝配式簡(jiǎn)支橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)作論述如下:

1）主梁設(shè)計(jì)。裝配式簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)區(qū)別于整體式簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)在于可將預(yù)制獨(dú)立構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)輸與吊裝，并且通過現(xiàn)場(chǎng)安裝、拼接制梁。在設(shè)計(jì)中即可實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化、機(jī)械化的施工技術(shù)應(yīng)用，節(jié)省部分勞動(dòng)力和施工原材料，并大幅提高人物力的生產(chǎn)效率，施工過程也不會(huì)受到季節(jié)的影響，是為采用此種橋梁設(shè)計(jì)型式的關(guān)鍵。主梁結(jié)構(gòu)作為橋梁上部結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，設(shè)計(jì)型式通常分為 T 形和箱型兩種，箱型結(jié)構(gòu)主梁僅被應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)梁之中。設(shè)計(jì)采用箱型結(jié)構(gòu)主梁既需要對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的間距與片數(shù)作要求，主梁間距與片數(shù)兩者相互制約，即間距小則片數(shù)多、間距大則片數(shù)少。而主梁的高度及細(xì)部尺寸則需根據(jù)相關(guān)的荷載計(jì)算方法確定，若主梁對(duì)稱布置，梁身所受荷載同樣對(duì)稱分布，即需以杠桿法進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，否則即需以偏心受壓進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。二種情況相同點(diǎn)在于內(nèi)力取值均以取最大值作為控制設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，但這種內(nèi)力取值標(biāo)準(zhǔn)不可作為主梁結(jié)構(gòu)各個(gè)截面的最不利狀況的受力計(jì)算，因?yàn)閺钠溆?jì)算原理來看，計(jì)算結(jié)構(gòu)存在較多的不安全因素。

2）橋臺(tái)設(shè)計(jì)。橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)主要注重于型式的選擇。裝配式簡(jiǎn)支橋梁對(duì)于橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的選擇比較常見的有輕型橋臺(tái)、鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)和埋置式橋臺(tái)三種。輕型橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式具有體積小的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)應(yīng)用可作為一種擋土的翼墻結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)可設(shè)計(jì)將臺(tái)身埋置于橋梁護(hù)坡中，從設(shè)計(jì)角度講，既可以減小橋臺(tái)結(jié)構(gòu)受到上部荷載的作用力，又可以保證橋臺(tái)處的預(yù)留空間。但是，從某種程度上分析橋臺(tái)前的護(hù)坡由于是采用片石混凝土施工作表面防護(hù)的一種永久性設(shè)施，存在著被洪水沖毀而使臺(tái)身的可能，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。

3）橋墩型式選擇。裝配式簡(jiǎn)支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用雙柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等型式，其中單幅雙柱式橋墩結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用較為普遍。考慮到以往在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，筆者希望在今后的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注意對(duì)于橋墩結(jié)構(gòu)型式的選擇要極為謹(jǐn)慎，如在巖溶性地帶、樁基礎(chǔ)施工困難地段應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況避免過多地設(shè)計(jì)樁基，單柱單樁的設(shè)計(jì)為宜；而擬建施工現(xiàn)場(chǎng)位于河谷或受到滾石威脅時(shí)，則應(yīng)考慮設(shè)計(jì)增強(qiáng)橋墩結(jié)構(gòu)的整體抗撞擊能力，亦須單柱單樁設(shè)計(jì)為宜；對(duì)于高位墩柱長(zhǎng)橋的情況，則應(yīng)考慮到橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載累積變位的問題，采用雙幅兩柱整體下部構(gòu)造設(shè)計(jì)為宜。

4）定線原則。根據(jù)給定的起終點(diǎn)，分析其直線距離和所需的展線長(zhǎng)度，選擇合適的中間控制點(diǎn)。在路線各種可能的走向中，初步擬定可行的路線方案，（如果有可行的局部路線方案，應(yīng)進(jìn)行比較確定），然后進(jìn)行紙上定線。a.在 1:10000 的小比例尺地形圖上在起，終控制點(diǎn)間研究路線的總體布局，找出中間控制點(diǎn)。根據(jù)相鄰控制點(diǎn)間的地形、地貌、地質(zhì)、農(nóng)田等分布情況，選擇地勢(shì)平緩山坡順直的地帶，擬定路線各種可行方案。b.對(duì)于山嶺重丘地形，定線時(shí)應(yīng)以縱坡度為主導(dǎo)；對(duì)于平原微丘區(qū)域（即地形平坦）地面自然坡度較小，縱坡度不受控制的地帶，選線以路線平面線形為主導(dǎo)。最終合理確定出公路中線的位置（定出交點(diǎn)）。

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關(guān)鍵詞：建筑工程；地下室結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

前言

由于我國(guó)的人口基數(shù)較大，如今土地資源日漸短缺，建筑工程有必然會(huì)越來越多地向地下轉(zhuǎn)移發(fā)展，并呈現(xiàn)出多層地下室結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。但是地下室工程因其特殊的施工環(huán)境，具有較強(qiáng)的隱蔽性，在施工過程中，涉及較多的工種，施工工藝較為復(fù)雜，容易產(chǎn)生各種質(zhì)量問題，所以對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了較高的要求。

1.地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的難點(diǎn)

地下室工程由于涉及較多工種，施工十分復(fù)雜，因此，在建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該嚴(yán)密考量其采光、通風(fēng)、排水、坑道、管道、防火、使用功能、設(shè)備用房、人防要求等各個(gè)方面。部分高層建筑群具有大底盤地下室，在使用階段，通常塔樓部分不會(huì)出現(xiàn)抗浮問題，但是純地下室部分以及裙房容易有抗浮不符合要求的情況出現(xiàn)。并且，因?yàn)樵诘叵率医Y(jié)構(gòu)抗浮的設(shè)計(jì)中，一般只重視其正常的使用狀態(tài)，但是沒有充分考慮洪水期和施工過程。所以在地下室施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抗浮不符合要求，進(jìn)而破壞建筑物局部的現(xiàn)象。另外，作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，地下室工程涉及到材料選擇、施工、設(shè)計(jì)等多方面的因素，進(jìn)而導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到很多難點(diǎn)。一般來說，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要集中在外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地下室抗?jié)B、抗浮、抗震設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)等方面。

2.建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1地下室的抗?jié)B、抗浮設(shè)計(jì)

地下室的抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮地下水位的變化。因?yàn)樵诘叵率医Y(jié)構(gòu)抗浮的設(shè)計(jì)中，一般只重視其正常的使用狀態(tài)，但是沒有充分考慮洪水期和施工過程。所以在地下室施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抗浮不符合要求，進(jìn)而破壞建筑物局部的現(xiàn)象。或者，大面積整體地下室上面有多棟建筑物，因?yàn)榈叵率冶旧硇螤畈灰?guī)則且面積大，局部地上部分無建筑物，處理難度大，事先需進(jìn)行嚴(yán)密地分析。此外，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮抗?jié)B設(shè)問題，通常如下幾種方法：將膨脹劑摻入混凝土，補(bǔ)償收縮的混凝土；設(shè)置膨脹帶；設(shè)置后澆帶；增強(qiáng)鋼筋混凝土自身的抗拉能力。

2.2結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

在建筑工程地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該嚴(yán)密考量其采光、通風(fēng)、排水、坑道、管道、防火、使用功能、設(shè)備用房、人防要求等各個(gè)方面。例如地下室設(shè)計(jì)長(zhǎng)度若超過規(guī)定長(zhǎng)度，應(yīng)配合結(jié)構(gòu)專業(yè)，由于變形縫會(huì)增加防水處理的復(fù)雜性，一般來說，不需要設(shè)置或者少設(shè)變形縫。為了避免設(shè)置變形縫，結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)人員可合理采用地下不設(shè)縫、地上設(shè)縫、混凝外加劑、設(shè)立后澆帶等方式。如果地下室過長(zhǎng)，后澆帶的設(shè)立無法解決該問題，則需要把地下室分為若干小地下室。為符合管道相連和使用的需求，方便采取補(bǔ)救措施，小地下室彼此間需通過窄通道連接，這樣可減少接縫，并減少接縫處的受力。另外，還要設(shè)置一些采光通風(fēng)井，但是為將地上的風(fēng)力和地震力傳到地面和側(cè)壁，避免其對(duì)地下室穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，采光通風(fēng)井應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)。

2.3抗震設(shè)計(jì)

如果地下室的設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)嚴(yán)重影響到地下室的抗震能力。通常地下室的埋深需要超過地下室上部高度，這樣才不用對(duì)地下室的層數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而從地面開始計(jì)算。應(yīng)將地下室及其上部結(jié)構(gòu)墻柱協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來。對(duì)于地下室的頂板以及室內(nèi)的外板面標(biāo)高的變化，若標(biāo)高的變化超出梁高，就會(huì)有錯(cuò)層產(chǎn)生，此時(shí)需要進(jìn)行相關(guān)處理。地下室頂樓是地下室的上部結(jié)構(gòu)，需使用梁板的結(jié)構(gòu)，若是地下室頂板無梁樓蓋，則不能當(dāng)做上部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)計(jì)算需往下計(jì)算，直到地下室底板或樓層符合要求，不過剪力墻下端的加強(qiáng)區(qū)層數(shù)要自地面向上計(jì)算，且需包含地下層。

2.4地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通常地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮荷載、靜止土壓力系數(shù)、外墻配筋計(jì)算等方面的要求。地下室外墻承受的荷載通常有豎向荷載和水平荷載。水平荷載分為人防、側(cè)向力壓力、地面荷載等效靜荷載，豎向荷載分為地下室結(jié)果的自重和樓蓋傳重。在工程設(shè)計(jì)過程中，地震作用、風(fēng)荷載、豎向荷載通常無法發(fā)揮控制作用，垂直墻面水平荷載所產(chǎn)生的彎矩來確定墻體配筋，并且一般只通過墻板彎曲來計(jì)算彎曲的配筋，而無需考慮豎向荷載的壓彎作用。應(yīng)該通過試驗(yàn)來確定靜止土壓力，若因各種因素，無法進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，則粘性土通常取0.6左右，砂土通常取0.4左右。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，地下室外墻配筋的計(jì)算通常根據(jù)雙向板，而非按扶壁柱尺寸。扶壁柱的配筋則是根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)整體的電算分析結(jié)果，而非根據(jù)外墻的雙向板傳遞的荷載。按照扶壁柱和外墻相互協(xié)調(diào)的原則，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致外墻分布筋出現(xiàn)富余、扶壁柱的配筋過少、受力筋的配筋不夠。因此在對(duì)地下室外墻進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，對(duì)于通過內(nèi)隔墻連接的外墻板塊及有著較大扶壁柱截面的尺寸的外墻板塊，一般按照雙向板進(jìn)行配筋計(jì)算，其他的板塊應(yīng)根據(jù)豎向單向板進(jìn)行計(jì)算。部分外墻的扶壁柱有著較小的豎向荷載，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增強(qiáng)其內(nèi)外側(cè)主筋。外墻水平分布筋通常要按扶壁柱的截面的尺寸配上外側(cè)的短水平負(fù)筋進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)，同時(shí)要適當(dāng)加強(qiáng)的還有地下室結(jié)構(gòu)外墻的轉(zhuǎn)角處。在對(duì)地下室外墻進(jìn)行計(jì)算時(shí)，以底板當(dāng)作外墻嵌固端，并且保持底板的彎矩與其相鄰的側(cè)壁底部的彎矩一致，并且底板的厚度需要匹配配筋量，外墻的側(cè)壁抗彎能力不能大于外墻底板抗彎能力。典型的例子例如地下車道，其側(cè)壁作為懸臂的構(gòu)件，側(cè)壁底部抗彎的能力不能大于外墻底板抗彎的能力。

結(jié)束語：

地下室建筑的質(zhì)量會(huì)直接影響到整個(gè)建筑物的安全性和穩(wěn)定性，并且由于地下室建筑涉及較多工種，施工十分復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循安全和合理的原則，綜合考慮各方面影響因素，進(jìn)行建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證其能發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊致來，莫勇.地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中常見問題分析及對(duì)策[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，11（09）：126-127.

[2] 黃慧敏.房屋建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工監(jiān)理[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，11（27）：221-222.

[3]黃再雍.淺析房屋建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析與施工監(jiān)理[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2011，13（03）：102-103.

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【關(guān)鍵詞】監(jiān)測(cè)系統(tǒng);主控板;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)采集

1.引言

在原油輸送過程中，管道經(jīng)由多年凍土區(qū)，輸油管道中原油溫度會(huì)影響管道周圍多年凍土區(qū)土壤的溫度場(chǎng)，引起復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害問題，如凍脹、融沉、水土流失、邊坡失穩(wěn)等，對(duì)管道安全造成威脅，嚴(yán)重影響原油的運(yùn)輸。其中，不穩(wěn)定斜坡是凍土區(qū)管道面臨的最大威脅，極有可能造成斜坡底部管道發(fā)生屈曲褶皺變形。論文通過對(duì)凍土區(qū)斜坡失穩(wěn)機(jī)理、形成過程及斜坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析，討論了凍土區(qū)斜坡穩(wěn)定性安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

管道的較大形變?nèi)菀滓鸸艿赖臄嗔押托孤叮瑫r(shí)由于凍土層微小的溫度都會(huì)影響到石油管道的安全傳輸，所以要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有±0.2℃的溫度測(cè)試精度，并具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性。在選擇元器件時(shí)不僅要求各個(gè)器件達(dá)到所需精度，還要分析元器件組合的總精度。另外，由于監(jiān)測(cè)儀器是在野外安裝使用，環(huán)境比較復(fù)雜，而溫度對(duì)于系統(tǒng)的工作又有很大的影響，元器件的工作溫度范圍需在-50℃～+50℃之間。但大多數(shù)元器件工作溫度在低于零下25度以上，所以需要對(duì)系統(tǒng)板進(jìn)行保溫處理。保溫處理雖能在一定時(shí)間內(nèi)保證器件正常工作，但為了滿足系統(tǒng)低功耗及工作長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在選擇元器件時(shí)，需選擇溫度范圍較寬且溫度較低也能正常工作的器件。

2.系統(tǒng)各功能模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 主控板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在滿足低功耗、高精度及高低溫適應(yīng)的原則下，主控芯片選用Atmel公司ATmega128L芯片，時(shí)鐘芯片選用美國(guó)DALLAS公司推出的性能比較高的DS1302，數(shù)字溫度傳感器選較常用的DS18B20，存儲(chǔ)芯片選用Atmel公司推出的大容量串行數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器AT45db161，繼電器選擇常用的電流為5A小型MY2NJ。其各芯片布置如圖1所示，在主控板預(yù)留LCD1602的接口，在調(diào)試結(jié)束后可拔掉顯示屏以降低功耗。整個(gè)主控板模塊中DS1302確定數(shù)據(jù)的定時(shí)發(fā)送，AT45db161芯片將各個(gè)溫度傳感器收集的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。ATmega128L具有兩個(gè)可編程的串行UART，ATmega128L通過其中一個(gè)串行UART，以尋址的方式與數(shù)據(jù)采集模塊中的AT89C51進(jìn)行通信，控制多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊中的一個(gè)進(jìn)行溫度采集。另一個(gè)串行UART與GSM模塊進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)以短信形式發(fā)送至目標(biāo)SIM卡。由于野外無供電條件，電源由12V的蓄電池及太陽能電池板構(gòu)成，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集模塊在選用各芯片時(shí)，同樣滿足以上所述的芯片選用原則。主控芯片選擇性能及價(jià)位比較合適的由美國(guó)STC公司推出的52內(nèi)核單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換芯片選擇具有4通道單獨(dú)輸入的ADS8341。采集模塊各芯片布置如圖2所示。由于系統(tǒng)需要測(cè)量30個(gè)點(diǎn)的溫度，既需要40個(gè)溫度傳感器。一個(gè)ADS8341有4個(gè)通道，能夠連接4個(gè)溫度傳感器，圖2中包含3個(gè)ADS8341，能夠連接12個(gè)溫度傳感器。所以，在整個(gè)數(shù)據(jù)采集部分，要完成數(shù)據(jù)的正確采集需要有4個(gè)同類型的采集模塊。

圖1 主控板框圖

圖2 數(shù)據(jù)采集模塊框圖

2.3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)主要由GSM通信模塊、上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)等組成，如圖3所示。下位機(jī)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息通過GSM模塊1以短信方式發(fā)出，經(jīng)過全球無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（GSM網(wǎng)絡(luò)）將數(shù)據(jù)發(fā)送給GSM模塊2。上位機(jī)軟件將短信從GSM模塊2中讀取，并進(jìn)行計(jì)算、分析及顯示。當(dāng)需要對(duì)下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，上位機(jī)軟件通過GSM模塊2以短信形式將命令發(fā)出，經(jīng)過全球無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將命令發(fā)送給GSM模塊1，下位機(jī)系統(tǒng)通過GSM通信模塊1接收來自上位機(jī)的命令。

圖3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)框圖

3.主控板電路設(shè)計(jì)

根據(jù)上面所確定的主控板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)主控板硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。主控芯片ATmega128L是一款基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗CMOS8位微控制器。具有片內(nèi)128KB的程序存儲(chǔ)器（Flash）、4KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）和4KB的EEPROM，有8個(gè)10位ADC通道、2個(gè)8位和2個(gè)16位硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器、8個(gè)PWM通道。與ATmega128A相比，ATmega128L具有較寬的供電電壓（2.7～5.0V），實(shí)際應(yīng)用中，可選擇3.3V的供電電壓以降低系統(tǒng)功耗。

ATmega128L的時(shí)鐘源可以選取外部晶體振蕩器、外部RC振蕩器、內(nèi)部RC振蕩器等方式。其時(shí)鐘源的選擇可通過JTAG編程、ISP編程等方式對(duì)ATmega128L的內(nèi)部熔絲位來設(shè)定。為了降低系統(tǒng)主控板與采集板數(shù)據(jù)通信中的誤碼率，ATmega128L的晶體振蕩器頻率選用7.3728MHz，以產(chǎn)生精準(zhǔn)的9600bps波特率。

4.主控板及采集模塊的PCB板設(shè)計(jì)

PCB板設(shè)計(jì)的成敗直接決定了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)，需要考慮其電磁兼容性和散熱性。由于本系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度較低，PCB板上元器件的發(fā)熱為有利因素，因此在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)僅考慮其電磁兼容性。本系統(tǒng)的主控板和采集板采用了分離設(shè)計(jì)，因此各PCB基板上的元器件較少，為減低系統(tǒng)制作成本，選用常用的雙層板設(shè)計(jì)。系統(tǒng)PCB板實(shí)物圖如圖4所示，采集板通過4個(gè)插接槽與主控板相連。

圖4 系統(tǒng)實(shí)物圖

5.結(jié)論

通過對(duì)系統(tǒng)硬件需求分析，對(duì)系統(tǒng)的主控板模塊及采集模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)各個(gè)模塊中所需的元器件按系統(tǒng)所需性能及低功耗要求進(jìn)行選擇，并對(duì)各個(gè)元器件功能、參數(shù)進(jìn)行介紹。在硬件設(shè)計(jì)中不僅對(duì)各個(gè)元器件的電路連接進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到供電問題，并對(duì)各模塊電源供電進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后根據(jù)使用性將設(shè)計(jì)電路出PCB板。

參考文獻(xiàn)

[1]何建平.青藏鐵路凍土環(huán)境下淺埋給水管道保溫分析研究[D].西南交通大學(xué)，2005.

[2]樊云龍，毛雪松，侯仲杰.多年凍土地區(qū)熱棒路基的設(shè)計(jì)原則和方案[J].路基工程，2012（4）：148-151.

[3]靳其兵，田野，謝祖榮.單片機(jī)數(shù)據(jù)采集卡及其實(shí)時(shí)多任務(wù)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化儀表，2002（6）：33-37.

篇10

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)式；靜態(tài)腐蝕；裝置

The design and application of mobile device for static corrosion test

ZHANG Shu-xia BAI Zhi-wei

（Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry， Tianjin 300180， China）

【Abstract】In scientific research， need to carry out experimental research on the static corrosion of specimen. Building a special fixed device for static corrosion test need high-cost， long time and space usage. In order to overcome the above shortcomings， designs a mobile device for static corrosion test. This paper introduces the design and application of the test device. The test device has many advantages， such as， simple structure， easy operation， saving space and the device can be applied to multiple test system. The device meet a variety of function， such as， carry out the test respectively or at the same time for more than one specimen， can observe whether the material react with working medium indirect or direct.

【Key words】Mobile； Static corrosion； Device

在科研、生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對(duì)一些試驗(yàn)件件進(jìn)行靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)，即將試驗(yàn)件放置在裝有工作介質(zhì)的裝置內(nèi)，觀察其是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如果建造一套專用的固定式的靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置，不但提高了試驗(yàn)成本，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且影響了相關(guān)科研和生產(chǎn)工作的進(jìn)展，并且建造的試驗(yàn)臺(tái)將會(huì)長(zhǎng)期占用試驗(yàn)場(chǎng)地，造成試驗(yàn)場(chǎng)地空間的浪費(fèi)。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，因此提出設(shè)計(jì)移動(dòng)式腐蝕試驗(yàn)裝置。

1 設(shè)計(jì)條件

移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安全可靠、使用方便靈活且可用于多個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)；可對(duì)多種試驗(yàn)件分別或同時(shí)開展靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)，要求試驗(yàn)期間互不影響；要求能觀察試驗(yàn)件是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)后的變化情況；要求具有溫度調(diào)節(jié)功能，滿足多種工質(zhì)與多種試驗(yàn)件反應(yīng)所需的溫度要求。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置，包括小車、反應(yīng)容器、不銹鋼管道、閥門、金屬軟管、循環(huán)水管道等。反應(yīng)容器固定在小車上，反應(yīng)容器與閥門間通過金屬軟管連接。移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 可移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.小車；2.小車車輪；3.小車底板；4.小車?yán)郑?.反應(yīng)容器；6.不銹鋼管道；

7.不銹鋼金屬軟管；8.手動(dòng)真空閥門；9.壓力測(cè)點(diǎn)；10.支架；11.進(jìn)水管；12.回水管

小車車輪要有一定的承重強(qiáng)度；小車底板的鋼板要有一定厚度，達(dá)到硬度和水平度的要求。小車底板上焊有固定不銹鋼管道、進(jìn)水管和出水管的支架。反應(yīng)容器通過地角螺釘或其它固定裝置固定在小車底板上，便于水平拖動(dòng)；反應(yīng)容器與小車底板間非焊接連接，可根據(jù)需要隨時(shí)拆卸。反應(yīng)容器的個(gè)數(shù)可根據(jù)試驗(yàn)的需求而定。通過手動(dòng)真空閥門截?cái)嗪瓦B通氣路，每個(gè)反應(yīng)容器前均裝有兩個(gè)手動(dòng)真空閥門，可保證每個(gè)反應(yīng)容器與其它反應(yīng)容器及外部系統(tǒng)可靠截?cái)嗔希苊夥磻?yīng)容器間交叉反應(yīng)且保證了各反應(yīng)容器可單獨(dú)充料、抽料。

2.2 反應(yīng)容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

反應(yīng)容器是移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置的重要部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理才能滿足功能要求[1]。反應(yīng)容器縱向側(cè)剖如圖2所示。

圖2 反應(yīng)容器縱向側(cè)剖圖

1.快速接頭；2.DN3閥座；3.上蓋法蘭；4.筒體法蘭；5.橡膠墊；6.筒體；7.水套；

8.進(jìn)水嘴；9.出水嘴；10.螺栓孔

反應(yīng)容器用于放置試驗(yàn)件，試驗(yàn)前需要對(duì)反應(yīng)容器表面鈍化處理[2]。反應(yīng)容器結(jié)構(gòu)說明及達(dá)到的功能：

1）筒體法蘭與筒體焊接連接，上法蘭與筒體法蘭間放置橡膠墊，螺栓穿過螺栓孔，用螺母鎖死，使反應(yīng)容器達(dá)到密封要求。試驗(yàn)在其內(nèi)部與工作介質(zhì)反應(yīng)時(shí)，保證了反應(yīng)容器內(nèi)氣體不泄露到外部環(huán)境，外部空氣不能漏入反應(yīng)容器內(nèi)[3-4]。

2）通過拆卸螺栓、螺母，可使反應(yīng)容器打開。可在試驗(yàn)前放置試驗(yàn)件以及試驗(yàn)后直觀觀察試驗(yàn)件的變化情況。

3）反應(yīng)容器上設(shè)計(jì)有DN3閥座，與上蓋法蘭焊接連接，用于連接DN3手動(dòng)真空閥門，閥門另一端接壓力計(jì)，可監(jiān)測(cè)反應(yīng)容器內(nèi)壓力，通過壓力變化可間接觀察反應(yīng)容器內(nèi)試驗(yàn)件是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)速率。

4）反應(yīng)容器周圍設(shè)計(jì)有水套，水套與筒體焊接連接。水套上設(shè)計(jì)有進(jìn)水嘴和出水嘴，分別與進(jìn)水管和回水管連接。能通過調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度來控制反應(yīng)容器內(nèi)溫度，保證試驗(yàn)件與工作介質(zhì)反應(yīng)所需的溫度。

5）反應(yīng)容器上設(shè)計(jì)有快速接頭，與上蓋法蘭焊接連接，可用于連接手動(dòng)調(diào)節(jié)閥或不銹鋼軟管。

2.3 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置是由多個(gè)部件連接組成，連接部位良好密封是該裝置安全可靠應(yīng)用的關(guān)鍵。反應(yīng)容器上蓋法蘭與筒體法蘭采用凹凸法蘭壓緊密封墊型式密封。其余連接部位均為快速接頭與不銹鋼軟管或不銹鋼軟管之間相連（不銹鋼軟管接口與快速接頭接口結(jié)構(gòu)形同），采用中間壓緊定位環(huán)固定好的O型橡膠圈，周圍再用夾鏈夾緊的型式密封。兩種密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，密封性能均良好。真空檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)，達(dá)到裝置設(shè)計(jì)要求，滿足試驗(yàn)研究需要。

快速接頭、不銹鋼軟管間密封型式剖視圖如圖3所示。

圖3 快速接頭或不銹鋼軟管間密封型式剖視圖

1.快速接頭或不銹鋼軟管；2.定位環(huán)；3.O型橡膠圈；4.夾鏈

3 移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置應(yīng)用

移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置與充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)通過金屬軟管連接，該裝置應(yīng)用示意圖如圖4所示。

圖4 移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置應(yīng)用示意圖

結(jié)合移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置應(yīng)用示意圖，對(duì)該裝置應(yīng)用操作流程進(jìn)行詳細(xì)說明：

（1）將移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置與充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)連接。檢查隔斷儲(chǔ)氣罐、尾氣回收罐，依次連通真空泵組，冷凍容器（至少提前1個(gè)小時(shí)向冷凍容器內(nèi)加入冷媒）和各反應(yīng)容器，開始抽空。抽至合格后，檢查管道連接接口及各反應(yīng)容器密封處有無漏點(diǎn)。

（2）如系統(tǒng)無漏點(diǎn)，斷開抽空系統(tǒng)，即斷開尾氣回收罐、冷凍容器和真空泵組。連通儲(chǔ)氣罐和各反應(yīng)容器，通過控制儲(chǔ)氣罐后閥門來調(diào)整飯廳容器內(nèi)壓力至預(yù)設(shè)值，然后斷開儲(chǔ)氣罐，用工作介質(zhì)鈍化各反應(yīng)容器。

（3）鈍化結(jié)束后，各反應(yīng)容器內(nèi)鈍化后氣體經(jīng)過冷凍容器抽空。抽空合格后，斷開抽空系統(tǒng)并將各反應(yīng)容器用氮?dú)馄瓶罩链髿鈮骸４蜷_反應(yīng)容器放入試驗(yàn)件，連通抽空系統(tǒng)繼續(xù)抽空。

（4）抽空合格后，斷開抽空系統(tǒng)，連通充氣系統(tǒng)，分別給各反應(yīng)容器內(nèi)通入工作介質(zhì)至預(yù)設(shè)壓力。然后斷開充氣系統(tǒng)并封閉各反應(yīng)容器，同時(shí)通入發(fā)生反應(yīng)所需溫度的循環(huán)水。觀察各反應(yīng)容器內(nèi)壓力變化情況。如壓力有變化，說明試驗(yàn)件與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)容器內(nèi)壓力基本不再變化后，抽空反應(yīng)容器內(nèi)氣體，然后重新充入工作介質(zhì)，直至試驗(yàn)件與工作介質(zhì)充分反應(yīng)。

（5）試驗(yàn)結(jié)束后，抽空反應(yīng)容器內(nèi)氣體，用氮?dú)馄瓶眨蜷_容器觀察試驗(yàn)件腐蝕情況。然后封閉各反應(yīng)容器、斷開充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)，可將移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置移至其它需要的系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活并可用于多個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，避免再建固定式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)系統(tǒng)，節(jié)約了成本和時(shí)間；移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得操作安全可靠；反應(yīng)容器獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使移動(dòng)式靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)裝置滿足試驗(yàn)要求。嚴(yán)格的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝置經(jīng)過歷時(shí)一年、多次的靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)實(shí)踐考核，無故障發(fā)生，裝置穩(wěn)定可靠，為靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)研究順利開展打下了基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]范祖堯，胡宗武，徐履冰，等.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]袁秋禮.化學(xué)清洗后的鈍化處理[J].洗凈技術(shù)，2004年第2卷第6期Vo1.2 No.6：38-41.