连接分析范文

连接分析范文（精选12篇）

连接分析 第1篇

通过追查在试车过程中发生断裂的弹性连接片, 发现该批弹性连接片随联轴器总成一同入厂, 弹性连接片为外来市场采购件, 生产情况不详。

2 分析方法和步骤

1.对送来的几件弹性连接片断裂情况进行拍照, 照片1示。

2.对送来的几件弹性连接片进行成份, 硬度, 金相分析。

经检测成分符合65Mn, 结果如下:

成分 (%) :C 0.66 Si 0.23 Mn 0.99 S 0.009 P 0.017

硬度三件分别为:480HV10 476HV10 492HV10符合图纸及一般弹性件的要求。

金相组织:回火托氏体, 组织正常。

3.从弹性连接片断裂的形式看是严重的脆性断裂, 断裂弹性连接片用手轻轻一掰就断裂开, 怀疑在酸洗、镀锌过程中零件渗入了大量氢而又未进行去氢处理或不彻底, 从而造成氢脆。为此通过电镜观察其微观形貌, 发现断口呈明显冰糖块状, 是典型的氢脆断口。照片2示。

为了进一步证实这个推断, 在理化室的热处理炉里对断裂弹性连接片进行了去氢处理 (200℃温度下, 保温2小时) , 再对处理后的连接片重新制作断口, 观察其微观形貌, 发现冰糖块状断口形貌已完全消除, 而且硬度还保持480HV10左右, 用手掰时弹性明显增强, 且反复弯折多次也不再断裂。照片3示。

3 结论

基于上述检测和验证试验, 判定该批连接片是因为电镀后未进行去氢处理而造成氢脆, 大大降低了材料的强度和弹性, 在运行过程中可能又受到了其它因素:如传动轴系统的不同轴性等而造成的应力转嫁到它上面, 使它无法承受而造成最终断裂。该批弹性联接片为外来市场采购件, 质量无法保证。

钢在受到高温高压氢的作用, 引起钢的金属组织发生化学变化, 结果是钢的强度和塑性下降, 断口成脆性断裂的现象称为氢脆。其成因是在高温高压条件下氢进入钢的内部, 与渗碳体相互作用生成甲烷, 使钢脱碳强度大为降低。生成的甲烷不能溶解铁素体而呈气态逸出, 积聚在钢的晶粒界面处, 产生很大的内压力, 使钢沿晶界发生破裂。

氢在常温常压下不会对钢产生明显的腐蚀, 但当温度超过300℃和压力高于30MPa时, 会产生氢脆这种腐蚀缺陷, 尤其是在高温条件下。材料强度越大, 氢脆敏感性越大, 电镀产品硬度在HRC38左右时有氢脆危险。硬度在HRC60时, 在表面处理后立即要去氢。电镀越厚, 时间越长, 氢原子渗入越多, 氢脆可能性越大。高强度钢在酸洗电镀后必须进行除氢处理, 除氢不及时或除氢不彻底均会导致氢脆。

摘要：某型柴油机联轴器上的弹性连接片在试车过程中发生断裂, 断裂的形式是严重的脆性断裂。连接片厚度约0.7mm。技术要求:材料65Mn、硬度≥26HRC。通过一系列理化及电镜分析找出弹性连接片断裂的原因, 从根本上解决弹性连接片断裂的问题。

关键词：氢脆,去氢处理,扫描电镜,SEM

参考文献

[1]黄孝瑛.电子显微镜图像分析原理与应用.北京:宇航出版社, 1989.

[2]唐汝钧.机械工程材料测试手册.物理金相卷.辽宁科学技术出版社, 1999.

[3]陈世朴, 王永瑞.金属电子显微分析.机械工业出版社, 1988.

[4]上海交通大学《金属断口分析》编写组.金属断口分析.国防工业出版社, 1979.

关于交换机连接方式的分析 第2篇

即是说其中一台计算机与ADSLModem相连，然后通过网卡直接与另一台计算机连接，如果采用这种连接，就需要在宽带接入的计算机上作internet共享代理设置，比如安装wingate等代理软件，来实现双机共享上网。这算是最最廉价的网络。

交换机连接方式2：宽带路由器+网卡+计算机

这种方式主要用在共享计算机不多的情况下。因为一般的宽带路由器都提供了4个交换机端口，如果需要共享的计算机小于4台的话，就没必要再花钱去购买交换 机了。具体连接方式为：ADSL宽带线路连接ADSLModem，直连双绞线连接Modem和路由器，其它计算机用交叉双绞线与路由器相连即可。

交换机连接方式3：宽带路由器+交换机+网卡+计算机

对应上面一种情况，此方式就是运用在共享计算机大于宽带路由器交换端口的情况下。这时就需要交换机帮忙，并根据共享计算机的数量选择相应端口的交换机。即是说，所有共享计算机先与交换机相连，再通过交换机连接宽带路由器，从而实现共享上网。

交换机连接方式4：交换机+网卡+计算机

如果你的ADSLModem自带有宽带路由功能(请查看产品说明书)，那就可以省去路由器。这是跟上面三种方式唯一的区别。连接起来也更方便，根本不需 要设置，连接方式为：ADSLModem的LAN口用双绞线和交换机的任一端口连接，再将各计算机分别接入交换机剩余端口即可。

交换机连接方式5：网线直连

网线直连不是最经济的做法，虽然我们只需要添加1条网线、1块网卡，总价格算起来不会超过100元，

但是这种做法有个最大的弱点，就是上网时两台机器必须同时开着，除非你只用主机上网，否则日积月累的电费，也不见得比其它方法省钱，所以建议最好不使用这种办法！

交换机连接方式6：交换机/HUB+服务器

我们可以采用SyGate等软件做成谁先开机谁做主机的共享形式，但还潜在一个问题，就是当作为主机的那台机器提前关机了，另外一台机器的网络也许随之断开，如果你这时候正用ie下载文件到一半，如果你正在玩联众……呵呵后果可想而知！

交换机连接方式7：宽带路由

如果你不想自己设置，可以在购买宽带的同时让技术人员帮你设置好。同时这种方式带来的好处还有就是稳定！是以上所有方案中最稳定的，这个好像没有异议吧。

还有就是省力，你不需要每次上网都要拨号了，这都由宽带路由来自动替你完成，而且宽带路由还有断线重拨功能，省去了多少麻烦？接下来就是安全，你暴露在 Internet上的IP是你路由的IP，而非机器本身的IP，这样你就无形中被保护起来。再有就是不违反电信或者网通的规定，即使他限制了MAC地址也 没用，因为路由本身是有MAC地址的。下面说一下具体的连接方法。

现代轿车车身材料连接技术分析 第3篇

关键词：车身材料;连接技术;发展态势

一、车身材料概述

1.车身材料发展现状

汽车构成零件大约是两万多件，并且这些零件均由各式各样的材料所制成。根据有关统计分析，大约86%都是金属材料，其间属钢铁材料比重最大，约为80%，这也就表明目前汽车制造过程中，车身材料多采用钢铁材料。从以下两个方面进行分析：一是传统汽车车身零件生产时大都是冲压方式，钢板冲压车身零件时其利用率高，生产率良好，有利于组织流水生产，可以冲制出形状复杂的零件，零件之间互换性较好;二是钢板强度较高且吸收能力极强，这则提升了汽车安全系数。目前汽车车身所运用的钢板生产方式大都采用冷轧钢板及热轧钢板。冷轧钢板表面质量较高且常用在车身外覆盖件上，热轧钢则是多用在底盘及车架等方面，此方面零件要求具备高强度，但是表面要求偏低。根据钢板特征，则车身用钢板多是普通碳钢板及特殊钢板，通常特殊钢板是包括高强度钢板及涂层钢板与拼焊钢板。车身材料还包括铝、镁及塑料等，不过应用比重较小或是处在实践时期。

2.车身材料发展态势

汽车材料应用开发过程中，材料轻质高强度化是主要发展态势。车身轻量化要求使得轻质材料从实践中转为实用。

（1）钢板材料高强度且高塑性加工性能。未来钢板材料必定为汽车车身材料的主要材料。钢板材料开发及应用则是强度更高且更易塑形，以便降低车身重量。功能性材料则主要是趋向于多性能开发，比如形状记忆合金;能源材料则就属储氢合金;环境材料则主要是修复钢板等方面开发应用，这些材料的应用必定是车身应用的主要方向。

（2）铝、镁合金材料的应用。现如今的汽车零件铝化程度持续加大，可以说未来安全舒适且美观耐用及轻量化，加上易装配及维修和易回收、节能无污染等综合性能极高的全铝化材料会被广泛应用。目前，铝、镁合金材料大都应用于发动机活塞及气缸盖和歧管等类零件上，白车身上应用仍是样车实践阶段，并未大批量生产及投产。铝、镁合金形成中极易出现破裂现象，并且其表面极易擦伤，冲压难度较大。这使铝、镁合金的使用比例有增加趋势。更重要的是欧美铝、镁合金价格偏低，所以未来汽车车身应用材料中大都会是欧美国家的铝、镁合金。

（3）车身塑料化、复合材料化。未来车用材料将逐渐转化为塑料及复合材料。塑料大都是以石油为原料，可以使得车身轻量化且节源。现如今的塑料大多是应用于轿车内部。若是可以处理成本及强度和外观品质方面的问题，则塑料运用会逐渐转向车外部件。新型塑料的持续涌现，比如发泡板、聚氨酯材料等为解决上述问题提供了条件。新型车身材料应用于车身则随着此类材料成型问题处理而比重增大，车身材料轻质性、易成型性、低成本、高稳定性是未来车身材料发展的主要趋势。

3.车身材料连接技术现状及存在的问题

随着新型材料的使用，促进了新的连接技术的快速发展，下面简单介绍车身连接技术的现状及存在的问题。

复合连接技术在国内的开发和应用还处在起步阶段。兰州理工大学的樊丁与日本大阪大学的中田一博等人联合设计了YAG激光—脉冲MIG电弧复合焊接机头，开发了其焊接铝合金的新工艺，探讨了各规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。我国的北京吉普汽车公司和东风汽车集团正在着手对复合焊接工艺的进一步研究。东风汽车公司工艺研究所的郑成刚介绍了胶粘剂、密封胶在汽车生产、装配中的应用概况，阐述了有关胶粘剂品种近年来的发展情况和市场需求动向。

在所有的连接方法中，焊接技术具备更好的自身优势，从而被广泛应用于汽车车身制造中。国内车身材料均是采用汽車专用薄钢板、涂层钢板为主的焊接方式均是熔化极气体保护电弧焊方式，或是电阻点韩及点焊铰接、铝合金焊接性能偏低，加上各类不同种类材料混合运用，涌现出各种自铆机械式连接。汽车粘接技术对汽车焊接质量极为重要，车身尺寸制作务必精确无误，熔焊机器人焊接技术应用也是非常广泛，加上有效的焊接方式则得到更好的效果，开发激光MIG复合焊以降低激光器功率，从而减小结构装配存在误差的问题出现率，保障激光焊深熔是高效且快速，并且实现低热输入。

汽车生产批量化和高效率有着极高的产品一致性要求，机器人生产方式因其自身优势被汽车焊接广泛应用。国内现如今汽车和汽车零件厂商焊接机器人运用所占的比重为全国焊接机器人总量的80%。汽车制造机器人焊接在西方发达国家应用较为普遍，其均是全部自动化，并且产品具备极高的一致性，成本不高。美国或是德国汽车行业机器人焊接及自动化率早已超出钢结构及造船和建筑行业。

参考文献：

[1]王元良，周友龙，胡久富.铝合金汽车轻量化及其焊接新技术[J].现代焊接，2006（8）：1-4.

[2]张满福.汽车车身材料的现状和发展趋势[J].汽车研究与开发，2000（4）：46-48.

[3]梁超，郑安波.AudiA6L的车身材料和连接技术[J].汽车配件，2007（12）：34-35.

钻头连接螺纹断裂分析 第4篇

钻头的连接螺纹为旋转台肩式，其广泛应用于石油工程行业。钻头在钻进过程中受力情况十分复杂，在正常的旋转钻进中，主要承受钻柱施加的钻压和弯矩、驱动钻柱的扭矩、钻柱内钻井液产生的内压、井眼中的地层外压，甚至还要承受在高温地层中产生的不可忽略的热应力;在顿钻和卡钻等其他特殊条件下，钻头还会受到极大的冲击力。而在整个钻头结构中，连接螺纹部位处于最薄弱的环节，在极端工况下，连接螺纹失效的情况时有发生。根据调研和分析，连接螺纹的失效形式主要有两种：粘扣和断扣，断扣约占整个连接螺纹失效的50%左右[1]，本文着重分析讨论断扣的失效形式。由于断扣导致发生井下事故，严重影响了钻井工程的正常进行，因此，对旋转台肩式连接螺纹的断扣问题进行分析讨论，对预防和减少连接螺纹失效具有极强的实用意义。

近日，某公司在钻进作业过程中发生两起钻头连接螺纹断裂现象，延误了井队钻井进程。为了找出钻头连接螺纹断扣原因，通过在井场进行现场调研后并对发生断扣的连接螺纹进行失效分析，最后提出了相对应的改进措施和建议。

2 断裂分析

针对其中一只发生断扣现象的311.1钻头进行失效分析。该钻头在连续钻进90h后正常起钻(主要工况见表1)，在第二次入井上扣时连接螺纹从第2～3扣处发生断裂，如图1所示。

经过观察，连接螺纹断面为脆性断口，根部圆角处有少量塑性变形，裂纹起始点位于根部第2牙螺纹处，断口走向以钻头中心呈螺旋状，可断定为承受扭矩的脆性断裂，如图2所示。

在采用液压动力钳上扣过程中，达到上扣扭矩后冲扣2～3次(达到扭矩后反复扭紧2～3次)，冲扣扭矩约为上扣扭矩的1.1～1.3倍。正常情况下，达到规定的上扣扭矩时，钻具连接螺纹的端面应顶紧钻头连接螺纹的止扭台肩，此时钻头连接螺纹受到扭矩和止扭台肩转化的拉力。冲扣时，大部分的扭矩通过止扭台肩转化为对螺纹牙的拉力，应力分布较为均匀。如果钻具的连接螺纹端面未能顶紧钻头连接螺纹的止扭台肩，则在上扣和冲扣过程中钻头的连接螺纹始终受扭，处于纯剪状态。

根据第三强度理论[2]，单向应力状态的最大剪应力：

其中，τmax为危险点的最大剪应力，σS为材料的屈服极限。由此可以得知，处于纯剪状态的连接螺纹极易失效。

3 理化分析

3.1 化学成分分析

采用光谱仪对发生断裂的连接螺纹进行化学成分分析。分析结果(如表2所示)表明，该钻头连接螺纹的化学成分符合GB/T3077-1999的要求。

/%

3.2 力学性能测试

沿连接螺纹断面纵向取3件试样，按照ASTMA370-2002标准进行机械性能试验，试验结果如表3所示。

3.3 金相分析

在断口裂纹源处取样，按照GB/T13298-1991标准对心部进行金相显微组织分析(如图4)，心部金相组织为M低+贝氏体+F，断裂处组织无异常。

4 有限元分析

实验结果表明，只有对于等截面圆杆(轴)，平面假设才成立;对于非圆截面，平面假设不成立[2]。由于钻头连接螺纹为非等截面圆，运用常规静力方程来计算连接螺纹危险截面的剪应力分布过程十分复杂，因此采用有限元方法予以求解。

4.1 连接螺纹的非线性特征

钻头的连接螺纹在上扣过程中属于非线性过程，主要表现在以下三方面：(1)螺纹之间的过盈接触导致边界条件非线性;(2)材料非线性;(3)，螺纹牙大位移变形导致几何非线性。

4.2 有限元模型的建立

一般认为，当螺纹升角小于4°时，载荷沿螺纹牙的分布几乎不受螺纹升角的影响，在轴向载荷作用下，螺纹可以简化成为轴对称问题。

4.3 载荷分析

钻头连接螺纹在上扣过程中受到的扭矩可以分为两个阶段：上扣时内外螺纹之间的过盈;钻进和冲扣时内外螺纹的过盈与止扭台肩面的过盈。因此，在有限元分析过程中，可以将扭矩载荷对螺纹的受力情况转化为螺纹牙之间的过盈量。

4.4 有限元结果分析

在正常的工作状态下(及钻具连接螺纹端面顶紧钻头的止扭台肩)分析连接螺纹副的应力应变情况，有限元分析的边界条件及材料属性如表4所示。

通过有限元分析，得出外螺纹最大等效应力为712MPa，最大应力发生在第2～3螺纹牙根部。从应力应变图(如图6)可以看出，在靠近台肩处的几个螺纹牙塑性变形量较大，是连接螺纹断裂失效的主要发生区。

通过等效扭矩图(如图7)可以得知，在极限应力条件下，连接螺纹副受到的等效扭矩约为60kN·m，钻具螺纹端面与止扭台肩之间的等效扭矩约为68kN·m。

5 结论与建议

螺纹牙与牙根处截面突变，结构变化剧烈，造成根部存在较大的集中应力，尤其是在靠近止扭台肩面的第2～3牙螺纹根部是整个连接螺纹的应力危险点。正常工况下，钻进或者上扣过程中产生的扭矩由螺纹副和止扭台肩分担，且止扭台肩承受较大扭矩。连接螺纹能承受的极限扭矩(60kN·m)远大于上扣扭矩(35kN·m)和冲扣扭矩(38.5～45.5kN·m)。因此，在上扣时需保证钻具螺纹端面顶紧钻头止扭台肩，减小螺纹牙根部的集中应力，从而避免因过载导致连接螺纹断裂。

摘要：断扣是连接螺纹失效的主要形式之一,导致井下事故时有发生,严重影响钻进过程。基于某公司发生的钻头连接螺纹断裂现象,从理论上分析连接螺纹的受力情况,还原事故发生的过程,推断螺纹断裂的原因,分析失效的基本原理,并通过有限元方法予以验证。最终得出该断裂现象发生的主要原因是钻具螺纹端面未顶紧钻头止扭台肩,导致连接螺纹牙根部集中应力过大。该结论为推荐上扣扭矩提供理论依据。

关键词：钻头,连接螺纹,断裂,有限元

参考文献

^[1^]王振志^,等.旋转台肩式螺纹的粘扣问题分析^[J^].探矿工程^,2011⁽1^):43-46

[2]范钦珊,等.工程力学:静力学和材料力学[M].北京:高等教育出版社,1989.

[3]GB/T3077-1999,合金结构钢[S].

[4]ASTMA370-2009,钢制品力学性能试验方法和定义标准[S].

土木工程中构件连接节点分析的论文 第5篇

1构件节点的发展历程

在土木工程领域，古代人类最早用木头建造房屋，而榫卯和木钉就是最早出现的节点连接方式，发展到了现代，木结构建筑主要采用铁钉、螺栓、连接件等方式，随着建筑材料的革新和建筑行业的不断发展，进而有了砖混结构，混凝土结构，钢结构，钢—混凝土结构等结构体系，传统的节点形式已经远远不能满足现代建筑行业的需求，故而出现了螺栓连接、焊接等一系列新型节点连接形式。但每种节点连接方式都有其自己的适用范围，木结构的常用的连接方法有榫卯、钉连接、螺栓连接和连接件连接等;混凝土梁柱连接一般为现浇和预制两种;钢结构有焊接、铆钉连接和螺栓连接。除上述连接外，在轻钢结构中还经常采用抽芯铆钉、自攻螺钉和焊钉等连接方式。

2节点连接的类型和特点

2．1榫卯连接

榫卯连接是中国独创的一种连接方式，“榫”就是凸出来的部分，“卯”就是凹进去的部分，榫卯结构的连接不需要借助其他辅助件，仅仅依靠建筑本身各构件来完成组合，既美观，又经久耐用，而且其组合和拆卸都非常方便。卯榫结构在传承与发展的过程中不断创新，至今已有上百种榫卯，最常用的有龙凤榫、抱肩榫、夹头榫等几十种类型，代表建筑有紫禁城，大观园，山西悬空寺等。这种结构不仅能够承受较大的荷载，还能允许一定的变形，在地震荷载作用下通过变形来吸收一定的地震能量，减小结构的地震响应，具有较好的抗震性能。

2．2铆钉连接

铆钉连接是将预制钉头插人被连接构件的钉孔中，然后在外力的作用下，将另一端压成封闭状，使连接件被铆钉卡紧而形成的一种牢固连接。铆钉的分类不拘形式，种类繁多，常用的有半圆头铆钉、实心铆钉、抽芯铆钉和空心铆钉等。铆钉连接具有力的传递路径可靠，铆接强度高，密封性能好，塑性和韧性较好，质量易于控制等优点，可用于承受动载的重型结构，但其构造复杂，加工精度要求高，费工费时。目前，铆钉连接很少被采用，已基本被焊接和高强螺栓连接所取代［2］。

2．3螺栓连接

螺栓连接是用于紧固连接两个带有通孔零件的一种连接形式，应用比较广泛。目前钢结构领域比较常用的节点连接形式有普通螺栓连接和高强度螺栓连接，螺栓连接具有施工方便，结构简单，形式多样，装拆方便，成本低等优点，特别适用于工地安装。但螺栓连接必须对构件进行开孔处理，构件截面受到一定的削弱，而且被连接的构件需要互相搭接或另设拼接件等连接件，用材量较大。而且在交变荷载作用下，易松动。

2．4焊接

焊接是通过热量使焊条和焊件熔化经冷却凝结连接成一体的连接形式。焊接被广泛应用于钢结构建筑领域中，其优点是:任何形式的构件一般都可直接相连，不用削弱构件的截面。构造简单，用料经济，制造加工方便，连接刚度大，自动化程度高。其缺点是:焊缝附近的钢材会因焊接高温作用而形成热影响区，导致局部材质变脆。焊接过程中钢材受到不均匀的加热和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定的.影响。此外，焊接连接刚度大，局部裂缝一旦发生很容易扩展到整体，且焊接的塑性和韧性较差，低温下容易发生脆性破坏。

2．5铸钢节点

铸钢节点是整体浇筑连接的一种形式，形状千差万别。根据铸钢节点的内部构造可分为实心铸钢节点、空心铸钢节点和半空心半实心铸钢节点;根据节点形式主要分为铸钢空心球管节点、铸钢支座节点和铸钢相贯节点等。铸钢节点相比以上的节点连接形式，主要特点［3］为:(1)整体性好。铸钢节点在厂内整体浇铸，可避免相贯线切割及重叠焊缝焊接引起的应力集中;(2)适应性。铸钢节点设计自由度大，根据建筑结构的不同需要可生产出具有复杂外形和内部结构的节点，同时也可按受力状况采取最合理的截面形式，改善节点的应力分布;(3)应用广。铸钢节点不受节点的形状、位置和尺寸的限制，不但能用于结构的中部节点，也能用于支座节点。铸钢节点主要应用在支座节点、杆件节点、锚具夹具等建筑构件中，具有广阔的应用前景。

3归纳对比

针对土木工程中常用构件连接节点的类型，对其优缺点做出了简单的对比，结果如下。(1)榫卯连接:常用结构为木结构。优点:中国独创，自身组合，具有视觉美感，易于拆卸，抗震性较好;缺点:机械化难度大，要求精度高，纵向上具备强度和韧性，横向容易折断。(2)铆钉连接:常用结构为钢结构。优点:种类多，强度高，塑性和韧性好，易于检查;缺点:精度高，费钢费工，劳动条件差，成本高。(3)螺栓连接:常用结构为木结构和钢结构。优点:结构简单，形式多样，装拆方便，成本低，适用于工地安装;缺点:开孔对构件截面有一定削弱，增加用钢量，精度要求高。(4)焊接连接:常用结构为钢结构。优点:构造简单，加工方便，刚度大，自动化程度高;缺点:焊接容易产生缺陷，进而发生脆性破坏。(5)铸钢连接:常用结构为钢结构。优点:整体浇筑，适应性强，应用范围广;缺点:工艺高，自重较大，成本较高，受力复杂。由土木工程中常用类型节点连接的对比结果可知，每种节点都有自己独特的优越性和适用性，我们很难去一概而论哪类节点好，哪类节点不好，只有视具体情况而定。

4结语

半刚性连接钢框架的改进分析方法 第6篇

【关键词】半刚性；连接刚度系数；转角位移方程お

Semi—rigid connected steel frame improving analytical methods

Chen Yong—ze

（Shaanxi Construction Machinery Co.， LtdXi''anShaanxi710032）

【Abstract】This article on this stage have a semi—rigid connected steel frame numerical analysis model is frequently used in the analysis of the advantages and disadvantages of comparative analysis， based on tear down the connection stiffness coefficient and stability factor correction according to the strength of the connection coefficient definedafter corner displacement equation， this equation can complete description of the connection stiffness rod pieces by the force changes from zero to infinity changes the whole process.

【Key words】Semi—rigid；The connection stiffness coefficient；Angular displacement equationお

现有的结构分析中，是将梁柱连接节点简单的划分为只能传递轴力和剪力的铰接，或能完全传递轴力、剪力和弯矩的刚性连接。但是，试验研究表明大多数工程中常采用的节点均会表现出介于铰接和刚性连接之间的性能即半刚性性能[1～3]

关于连接节点性能特性的研究及其对结构静态承载力的影响，近10年来已有较多的论述，在文献[2]中对常用的分析方法做了较为详细的综述。

1. 现阶段对于半刚性连接框架基本上采用以矩阵位移法为基础的数值分析法来进行分析。其中最为关键的刚度矩阵的建立方法主要有：

（1）有限元法：文献[4][5]中用有限元方法分析时，采用连接弹簧来模拟连接节点性能，在建立结构刚度矩阵时，连接弹簧刚度将分别影响柱刚度矩阵和梁刚度矩阵的建立。这与实际的物理模型是有差别的：在框架中，柱端是连续的，按照正常的有限元方法建立其刚度矩阵即可，梁柱连接的性能是集中在对梁单元的影响，应在梁单元刚度矩阵的建立过程中将梁端连接特性完全计入。同时，当采用杆件有限元法时，势必会在计算时忽略应变函数中位移的一些高阶项，用此进行多层框架这样由众多杆件藕合作用结构的分析，其所得结果的精度必然受到影响。

（2）梁柱理论：采用考虑连接性能修正后的转角位移方程来建立刚度矩阵。此方法直接由杆件的平衡方程来推导刚度矩阵，用超越函数简洁、精确地表达杆单元中力和位移的关系。现在研究中主要采用W.F.Chen[3][6][7]推导出的考虑连接刚度修正后的转角位移方程：

M瑼=EIL[SS*θ瑼+CC*θ瑽]（1a）

M瑽=EIL[CC*θ瑼+DD*θ瑽]（1b）

式中，SS*=（C+EIC2LR㎏B—EIS2LR㎏B）/RR* ；DD*=（C+EIC2LR㎏A—EIS2LR㎏A）/RR* ；CC*=S/RR*

RR* =（1+EICLR㎏A） （1+EICLR㎏B） —（EIL）2S2R㎏B猂㎏A 。

以上各式中 EI是构件的弯曲刚度，S和C分别是构件抗弯刚度系数，R﹌i ——连接的初始刚度。

但采用（1）式分析时，计算结果与连接的相对强弱没有明显直观的联系，且表达式中只与连接的初始刚度有关，同时当R﹌i很小时，数值计算程序有可能出现较大的累积误差， 这表明当采用塑性铰法进行结构弹塑性分析时，按照（1）式建立的刚度矩阵在杆端将要形成塑性时变得不稳定。同时，在（1）式中只考虑了连接初始刚度的影响，而不是采用连接的瞬时刚度，这样就无法描述杆件性能随刚度变化而改变的情况。因此有必要建立以连接刚度系数ρ璱 表达的转角位移方程。

2. 连接刚度系数的修正

进行新转角位移方程推导之前，先引入连接刚度系数 来表示节点的约束强弱[7]

ρ璱=θ''θ=11+3EIR璱L（1—1）

式（1—1）的先题条件是：（1）杆件中的轴向力为零；（2）杆件一端半刚性连接，另一端简支；（3）杆件只在半刚性连接端作用有弯矩。在此基础上得到的修正后的转角位移动方程为：

M瑼=3ρ瑼4—ρ瑼ρ瑽EIl（4θ瑼+2ρ瑽θ瑽）（1—1a）

M瑽=3ρ瑽4—ρ瑼ρ瑽EIl（4θ瑽+2ρ瑼θ瑼）（1—1b）

（1—1）是就是现在大多数研究中采用的考虑连接性能时的转角位移方程，但在此方程中没有考虑到轴向力的影响。

当杆件中的轴向力不为零时，根据上述条件的（2）和（3）条可得到（杆端变形角之间的关系见图1）：

ρ璱=θ''θ=11+（C—S2C）EIR璱L（1—2）

图1杆端变形角之间的关系

式中，ρ璱 为连接的强弱系数；θ''为杆单元端部在杆端弯矩作用下的转角； θ为考虑节点性能时杆单元在杆端弯矩作用下的总转角；R璱 为连接的转动刚度。

3. 转角位移方程的修正

根据ρ璱的定义，当A端为半刚性连接且有弯矩作用，B端简支时：

M瑼=EIL（ρ瑼Cθ〢1+Sθ〣1） （2—1）

0=EIL（ρ瑼Sθ〢1+Cθ〣1） （2—2）

式中， θ〢1为只有M瑼 作用时，在A端产生的转角；θ〣1 为在A端弯矩 M瑼作用下，铰接B端产生的转角。

当B为半刚性连接端有弯矩作用，A端简支时：

M瑽=EIL（ρ瑽Cθ〣2+Sθ〢2） （2—3）

0=EIL（ρ瑽Sθ〣2+Cθ〢2） （2—4）

式中， θ〣2为只有 M瑽作用时，在B端产生的转角；θ〢2 为在B端弯矩 M瑽作用下，铰接A端产生的转角。

由于杆件中的轴向力是相同的，利用叠加原理有：

M瑼=EIL（ρ瑼Cθ〢1+Cθ〢2+Sθ〣1+ρ瑽Sθ〣1） （2—5）

M瑽=EIL（ρ瑼Sθ〢1+Sθ〢2+Cθ〣1+ρ瑽Cθ〣1） （2—6）

θ〢=θ〢1+θ〢2 ；θ〣=θ〣1+θ〣2 （2—7）

由（2—3）～（2—7）式可得到：

M瑼=EIL[S*θ〢+C*θ〣猐（2—8a）

M瑽=EIL[C*θ〢+D*θ〣猐（2—8b）

S* =ρ瑼C〔C—S2C〕/R*； D* =ρ瑽C〔C—S2C〕/R* ； C* =ρ瑼ρ瑽S〔C—S2C〕/R*；R*=C—ρ瑼ρ瑽S2C

由（2—8）式可看到：

（1）当ρ瑼=0 ，ρ瑽=0时： M瑼=0，M瑽=0

（2）当ρ瑼=0 ，ρ瑽≠0 时： M瑼=0，M瑽=EIL〔C—S2C〕ρ瑽θ〣

（3）当ρ瑼=1，ρ瑽=1时： M瑼=EIL（Cθ〢+Sθ〣），M瑽=EIL（Sθ〢+Cθ〣） 即为经典的转角位移方程。

以上的分析表明，（2—8）能完整、准确的描述构件随着两端约束条件的变化承载力跟随变化的全过程，将端部连接分别为铰接、固接和半刚性连接的转角位移方程的表达统一起来。

注意到，（2—8）式的物理意义为：构件在通过其两端连接传递过来的弯矩作用下的转角位移方程。

4. 刚度矩阵的形成

由（2—8）式根据内外力平衡条件和杆件的变形协调条件进行推导可得到考虑连接半刚性时的杆件刚度矩阵如下：

[K琒]=K11琒K12琒K13琒K14琒K15琒K16琒

K21琒K22琒K23琒K24琒K25琒K26琒

K31琒K32琒K33琒K34琒K35琒K36琒

K41琒K42琒K43琒K44琒K45琒K46琒

K51琒K52琒K53琒K54琒K55琒K56琒

K61琒K62琒K63琒K64琒K65琒K66琒（3—1）

式中： K11琒=EAL，K12琒=K21琒=K13琒=K31琒=0，

K14琒=K41琒=—EAL， K15琒=K51琒=K16琒=K61琒=0，

K22琒= ηEIL3 [（S*+2C*+D*）—（αL）2]， K23琒=K32琒= ηEIL2（S*+C*）， K24琒=K42琒=0，

K25琒=K52琒=ηEIL3 [—（S*+2C*+D*）+（αL）2]，

K26琒=K62琒=ηEIL2（D*+C*），

K33琒=ηEIL S*，K34琒=K43琒=0，

K35琒=K53琒=—ηEIL2（S*+C*），

K36琒=K63琒=ηEILC* ，

K44琒=EAL，

K45琒=K54琒=K46琒=K64琒=0，

K55琒= ηEIL3[（S*+2C*+D*）—（αL）2] ，

K56琒=K65琒=—ηEIL2（D*+C*），K66琒=ηEILD*

对此矩阵进行进一步观察，便可以清楚的得到：

（1）当 ρ瑼=0 ，ρ瑽=0时，（3—1）矩阵便可凝聚得到两端铰接平面杆件的单元刚度矩阵；

（2）当ρ瑼=1，ρ瑽=1时，（3—1）矩阵就是正常的平面杆件单元刚度矩阵。

5. 算例

以图2所示的五层钢框架为例，分析不同梁柱节点连接方式对多层纯框架承载性能的影响。

图2框架模型

模型中边柱采用HM450x300，中柱采用HM500x300，所有的梁均采用HN450x200，材质均为Q235，P= αP瓂，P瓂=Aヽol ×f瓂 ， q=30KN/m，H=0.2P。

当采用不同梁柱连接形式时，结构自振周期的对比如表1所示：

表1轴向力对结构自振周期的影响

连接形式（kn.m/rad）结构自振周期（s—秒）

用（2—8）式に得计算结果用（1—1）式に得计算结果

全铰接连接（R﹌i=0 ）1.511.47

腹板角钢连接（ R﹌i=2500）1.461.43

上下翼缘角钢连接（R﹌i=3600 ）1.291.27

外伸端板连接（ R﹌i=5500）1.201.18

上下翼缘角钢连接+腹板角钢ち接（ R﹌i=8905）1.171.15

栓焊混合连接（ R﹌i=11500）1.021.0

刚性连接（ R﹌i=∞）0.840.83

从对比分析结果看，（2—8）与（1—1）式的计算结果在连接刚度较大时是接近的，

但当连接刚度逐渐减弱时两式的计算结果就产生较大的差异，特别是当连接为全铰接时，两者的差别最大。杆件中的轴向力对结构的物理特征有着显著的影响。（弹性分析位移—荷载曲线见图3～图5）。

图3ρ=0.2时弹性分析位移—荷载曲线

图4ρ=0.4时弹性分析位移—荷载曲线

表2考虑连接刚度时（2—8）式弹性分析结果

初始连接刚度极限荷载（KN）最大侧向位移（cm）

ρ=0.2470017.6324

ρ=0.4517028.7725

ρ=1.080208.714

6. 结论

由以上的分析可清晰的看出，（2—8）能完整准确的描述构件随着杆件两端约束条件的变化承载力跟随变化的全过程，将端部连接分别为铰接、固接和半刚性连接的转角位移方程的表达统一起来。同时在用（2—8）式建立刚度矩阵时，不必要引入新的独立变量分项目就可准确、连续地描述结构刚度变化的全过程。

图5ρ=1.0时弹性分析位移—荷载曲线

参考文献

[1]Stelmarch， Analysis and tests of flexibly connected steel frames[J] J. of Structural Engineering， ASCE， Vol.112 ，pp.1573—1588 1986.

[2]陈惠发著 周绥平译 《钢框架稳定设计》[M] 世界图书出版公司 上海 1999.8.

[3]W.F.Chen， Practical analysis for semi—rigid frame design"[M] N.Y. World Scientific 1999.10.

[4]Ali etc.， An investigation for semi—rigid frames by different connection models[J] Mathematical and compytational Applications， Vol. 10， No.1， pp 35～44，2005.

[5]M.Soares Filho etc. Wind pressure in framed structures with semi—rigid connections[J] J. of the Braz. Soc. Of Mech. Sci. & Eng.， 2004 Vol. XXVI No.2 pp180～189.

[6]W.F.Chen and S.E.Kim， LRFD steel design using advance analysis[M]， Florida，CRC Press ，1997.

住宅采暖户内连接系统分析 第7篇

随着科学技术的不断发展更替,住宅采暖出现了多元化的系统形式,但仍以采用散热器供暖方式为多数。在“技术规程”中规定当采用散热器供暖方式时,应根据建筑平面和层高、装饰标准和使用要求、管材和施工技术条件等因素,选择采用以下户内供暖管道布置方式:

(1)布置在本层顶板下,采用上分双管式系统。

(2)布置在本层地面上或镶嵌在踢脚板内,采用下分双管式或水平串联单管跨越式系统。

(3)布置在本层地在下的垫层内,采用下分双管式、水平串联单管跨越式或放射双管式系统。

2 管材选用

“技术规程”规定,户内供暖埋设在垫层内的管道,应根据系统工作压力、水质要求、材料供应条件、施工技术条件和投资等因素选用。可供选用的管材有四种:交联铝塑复合(XPAP)管;聚丁烯(PB)管;交联聚乙烯(PE-X)管和无规共聚聚丙烯(PP-R)管。“技术规程”还规定,对散热器供暖系统,塑料类管材使用条件分级,应不低于五级。此时管道寿命为:在20℃状态,使用50年。但是当压力、温度升高后,上述管材寿命都有不同程度的衰减,因而在选择管材时,必须根据系统工作状态下的温度、压力计算出管道的最小壁厚,确定适合的管材。

P=0.6MPa时,各种管材的S值及壁厚(mm)厂家生产的管材一般外径×壁厚为:D16×2、D20×2、D25×2.5。在相同压力下,PP-R管管壁最厚,PB管管壁最薄。PP-R管即使在P=0.40MPa状态,D20管壁厚也需2.88mm,由于不好弯曲,施工困难,工程中不宜采用。PB管上由于环应力高,性能最好,可按标准厚度选用。XPAP及PE-X管在P=0.80MPa时,管壁超出标准厚度,选用时应认真核对,否则会减少使用寿命。当P=0.60MPa以下时,可按标准厚度选用。

3 供、回水温度选用

3.1 采暖系统供、回水温度。

在传统的采暖系统中,使用金属管材,供、回水温度95~70℃。对于埋在垫层内的塑料类管材,在设计中使用条件选用五级时,其含义为:在50年总使用周期中,正常操作温度在20℃时共历时14年;60℃时共历时25年;80℃时共历时10年;90℃时共历时1年;100℃意外运行条件不超过100小时。由此可见,不宜使用95~70℃水温。如果使用,只能认为系统在运行中,水温达到95℃时间很少,有些勉强。设计不够严瑾,也降低了管材使用寿命。由于目前各种规程、规范没有对水温做出规定,在设计中就出现多种选择95~70℃,85~60℃,80~60℃、甚至70~50℃也有使用。

3.2 供、回水温度对散热器散热量的影响。

以铸铁四柱760型散热器为例,其传热系数K和每片散热器散热量q的计算式为:

当水温85~60℃时,散热器散热量为95~70℃时80%;当水温98~70℃时,散热器散热量为95~70℃时76%,当水温70~50℃时,散热器散热量为95~70℃时57%。

3.3 以具体工程为例,比较不同供、回水温度对散热器片数及造价的影响。

哈尔滨市某九层住宅楼,建筑面积11286m2,采暖热负荷583360W,采暖热指标51.7W/m2。按“技术规程”规定,计算户间传热负荷后,每户平均增加热负荷35%。设计中选用铸铁四柱760内腔无砂型散热器,供热管设在地面下垫层内,下分双管采暖系统。

当水温为70~50℃时,散热器的投资比90~70℃时增加73%,净增投资9.94万元。另外,散热器过多,占用较多建筑面积,设计中很难布置。95~70℃虽然是最经济的,但其运行温度与塑料类管材使用条件不匹配。选用85~60℃和80~60℃虽然也增加24%和31%的投资,但考虑塑料管的使用寿命,还是比较恰当的。

4 管道与散热器连接形式的比较

4.1 水平串联单管跨越式系统安装后比较简洁,管道不需另件连接,安装恒温三通阀或三通调节阀后有分室调节功能。但有计算繁琐、系统末端水温较低、散热器片数较多的问题。

4.2 双管系统采用XPAP管和PE-X管时,在垫层内不能有管件接头,需将管道翻至地面上做接头,要求散热器有一定高度,安装后效果不好。但在安装恒温二通阀或手动调节阀后,有较好的分室调节功能。

4.3 放射双管系统和单管系统一样,连接不需管件,安装后效果较好。由于装有分、集水器,散热器支管加温控阀或手动调节阀,使系统具有集中调节和分室调节功能。这种系统的缺点是当户内房间较多时垫层内管道太多,会使地面温度升高,另外室内装修时有扎坏管道的可能。解决的办法是在管道外加保护套管,防止地面温升,并在施工结束时应有竣工图备案,使装修时能避开管道位置。放射双管式和水平串联单管跨越式系统相结合,例如把热负荷小的房间与其相邻的房间串联在一起,有助于这两种形式扬长避短,是可行的方案。

户内供暖管布置在本层顶板正气双管系统最简单,施工、检修方便。这种系统因管道外露不被各方看好,但目前对埋地塑料管在供暖系统中的使用寿命还有待证实。使用50年只是理论推算的结果,国内还没有使用50年的工程实例。至于管道外露,完全可以在装修中解决。现在住宅层高已提高了100毫米,水平管只需局部吊顶住户在房间高度上可得到实惠。塑料类管材更适合用于低温水地板辐射采暖系统.如选用供暖管埋于垫层方案,宜首选地板辐射采暖系统,因其供水温度不超过60℃,运行温度与管道特性匹配。辐射采暖还可降低热负荷,节约能源,又利于楼层间隔音,使住宅更舒适,提高了住宅档次。PP-R管只适用于温度、压力较低的采暖系统.四种塑料管中PB管性能最好,PP-R管性能最差。PB管还有再生性,但价格高,是XPAP管价格的1.5~1.8倍,选用时应做技术经济比较。XPAP、PE-X管在P=0.8MPa时应加厚管壁,更适合在P=0.6MPa以下状态使用。供暖管埋在垫层内的散热器系统,放射双管式与水平串联单管跨越式相结合的系统更适用。

摘要：首先阐述住宅采暖设计中可供选择的户内系统形式,接下来探讨如何选用管材及供回水温度,最后对管道与散热器连接形式进行了比较。

金属屋面连接构造分析比较研究 第8篇

目前主流的金属屋面, 据新编《压型金属板应用技术规范》 (报批稿) 所载的按连接构造分类法, 主要分为搭接型、扣合型与咬合型三种。

1 金属屋面连接构造的特征

1.1 搭接型

搭接型屋面板也就是传统意义上的打钉板, 即外露的螺钉直接穿透屋面板后与结构件连接 (图1) 。这种连接方式的传力途径明确, 也能按冷弯薄壁型钢设计规范进行理论计算, 但由于其无法释放热涨冷缩内应力与变形带来的耐久性和防水问题, 因而并不适用于大多数的长坡屋面或高等级建筑屋面。

1.2 扣合型

扣合型屋面板一般指的是暗扣板, 这种屋面板型一度也较为流行 (图2) 。屋面板波峰通过暗扣支架与结构连接, 避免了打钉板螺钉直接穿透的缺陷, 并且理论上也能实现热胀冷缩内应力与变形的释放。其基本特征在于:支架与屋面板在安装前后均无塑性变形, 屋面板波峰与支架间通过机械卡扣的方式传递荷载, 屋面板与支架可以产生纵向的相对位移。但这种构造的滑移阻力较大, 屋面板在长期往复伸缩时, 也易在与支架连接处磨损破坏。

为提高屋面板的抗风能力, 必须确保屋面板与支架间的卡扣连接不被破坏, 即需要确保扣合处屋面板波峰抗变形的能力, 以使风吸力作用下波谷的拱起变形不会导致波峰的过大变形并与支架脱扣。这就要求屋面板的厚度与强度需要得到保障。从建筑投资节约成本的角度考虑, 通常会采用0.53 mm厚的屋面板, 但其材料屈服强度就必须达到550 MPa, 才能有较好的抗风性能。由于扣合型屋面板波峰高度通常不高 (一般40 mm左右) , 且公母边扣合后并非严密贴实, 故防水性能相对较弱, 特别是在北方积雪地区, 容易产生渗漏现象。目前, 此类板型在市场上的应用已相对较少。

1.3 咬合型

咬合型屋面板, 常见的又分为两类:第一类是在公共建筑上应用较多的以铝板为基材的咬合型屋面板;第二类是在工业类建筑上得到广泛应用的以镀锌或镀铝锌钢板为基材的咬合型屋面板。从工程安装量来比较, 第二类是咬合型屋面板的主流。

市场上, 对于以上两类屋面板, 都称之为直立锁缝屋面板。但是, 这两种屋面板却有着很大的区别。为便于表述, 下面将分别称之为一类 (图3上) 和二类锁缝屋面板 (图3下) 。

2 直立锁缝屋面板

2.1 一类锁缝屋面板

一类锁缝屋面板, 常见的规格如图4所示。这类屋面板, 其圆弧形公母边搭接后, 通过锁缝机使母边变形咬合, 公母边包覆铝合金支架的梅花头, 以形成连接构造。

一类锁缝屋面板, 按美国MBMA钢结构手册 (Metal Building Systems Design Manual) 的定义, 可归入建筑板或非结构板的范畴。此类系统的产生, 因为目标是满足公共建筑复杂造型的需要, 必须能形成平板、不同曲率半径的正弧板、反弧板等各种形状;从加工工艺上, 就必须保证公母边波峰都必须有较强的多向塑性变形的适应能力。因此, 采用强度相对较低 (屈服强度200 MPa左右) 的铝板为基材和使用圆形的锁缝构造, 就成为必然的选择。

仔细分析一类锁缝板屋面的连接构造, 其本质上是扣合型屋面板的连接构造。虽然母边在施工后需用锁缝机施加小角度塑性变形, 但其基本原理依然是屋面板的波峰与支架间以机械卡扣的方式连接, 板的圆形锁缝与铝合金支架梅花头之间能纵向相对滑移, 以释放热涨冷缩, 因此, 即使增加屋面板材料厚度, 锁缝与支架间也不可能有很强的机械咬合力或握裹力。该类板型的材料强度与加工成型性能的要求, 成了一对难以解决的矛盾。

当前, 我国金属屋面市场上板材产品良莠不齐。有相当一部分提供铝板屋面系统的国内厂家, 并没有进行过完整的产品研发、测试工作, 而是直接向设备供应商购买设备用于压制屋面板, 向配件供应商购买通用的铝合金支架, 拼凑成一个所谓的系统, 其适配性未经严格测试;而板型、支架、配件等都不是厂家自己开发的, 也没有制定相关的设计、生产和安装的标准、公差等技术文件。

一类锁缝屋面板, 起源于欧洲的一些生产建筑围护系统的厂家。但是, 由于欧洲的地理气象环境相对单一, 破坏性的气象灾害较少。而我国幅员广阔, 分布有多个气候区, 并且太平洋热带风暴时常光顾, 因此, 对于屋面系统所应具备的抗风性能, 我国的要求其实是比欧洲要高的, 较类似于北美的情况。大量的一类锁缝屋面系统的FM抗风测试也证实, 此类锁缝形式具有先天的受力缺陷, 只能通过在锁缝外增加抗风夹来提升抵抗风压的性能 (目前, 尚未见有不用抗风夹而获得FM抗风揭认证测试通过的该类铝板屋面系统) 。一些研究以及项目案例发现, 锁缝处在长期的波动风压作用下还会发生张口的现象, 需要定期维护;多次往复的塑性变形带来的疲劳效应, 也会导致锁缝握裹力的降低。被风破坏的首都机场T3航站楼采用的即是这类屋面系统, 目前已采取外加抗风夹的方式进行加固, 而这种方式带来的建筑效果的损失, 又极难为公共建筑的业主方所接受。因此, 我国市场迫切需要一种新型的能满足公共建筑需求的金属屋面系统。

2.2 二类锁缝屋面板

二类锁缝屋面板, 常被称为360°锁缝板, 源自于美国。按MBMA的定义, 它可归入结构板的范畴, 其防水和抗风性能较好, 但是一般不能用来进行弯弧加工, 通常应用于平屋顶, 故而成为体型简单的工业建筑上最常用的屋面板型。二类锁缝屋面板的最基本特征, 在于具有分体式的可滑动支架和屋面板波峰与支架上部锁扣共同发生同角度的塑性变形 (锁缝) 的特征。它一般采用强度350 MPa、厚度0.6 mm左右的镀锌或镀铝锌钢板制成。

二类锁缝板自20世纪60年代末在美国推出以来, 在锁缝形式上, 已经历了三代产品的发展阶段 (图5) 。

第一代产品的锁缝特征:屋面板波峰公母边扣合后在锁缝机的作用下, 公母边及支座的锁扣同时发生180°的塑性变形, 最终形成360°的锁缝构造 (图6) 。

第二代产品的锁缝特征, 如图7所示。屋面板波峰公母边的工厂加工预成型角度加大, 锁缝构造大部分在工厂加工完成, 现场锁缝变形量小, 提高了锁缝质量水平和安全性。

第一代和第二代产品均为360°锁缝构造, 单论锁缝构造本身的抗风能力, 基本相当。根据FM公司ROOFNAV网站上公开的资料, 同600 mm左右覆盖宽度的板型比较, 1.5 m标准檩距下, 0.65 mm厚的屋面板只能承受FM1-75级别以下的风荷载, 否则, 锁缝处将因为握裹力不足而破坏。解决的方案, 有加大材料厚度、加密檩距或外加锁缝加强夹等方式。

目前, 外资和国内厂家都能生产第一或第二代的产品, 但是外资厂家基本都有自己开发的产品系统, 而国内厂家大多为仿制产品, 产品的性能指标比较起来还是有较大差距的。

为进一步提升板的抗风能力, 加强锁缝构造和支座成为必然的选择。针对前两代产品的锁缝及支座的不足进行了改进和完善, 从而产生了第三代的产品, 如图8—9所示。

通过比较, 可以发现, 新一代的锁缝板, 相对前一代产品在锁缝处的构造更为复杂、锁缝角度更大, 第三代直立锁缝板的锁缝构造, 已达到了540°, 可以提供更强的锁缝握裹力和防水能力。根据FM抗风揭实验的结果, 同约600 mm覆盖宽度的板型, 1.5 m标准檩距下, 0.65 mm的第三代540°锁缝屋面板可以承受FM1-120级别的风荷载, 而无需抗风夹, 抗风能力较同厚度360°锁缝屋面板提升了一倍。如按同样的抗风等级比较, 则第三代的直立锁缝板可降低材料消耗约20%, 这对环境资源保护和可持续发展, 具有很大的意义。目前, 国内美联钢构已在引进技术的基础上, 开发出该产品系统并得到专利许可, 产品各项技术指标均已达到了国际先进水平 (表1) 。

经FM抗风揭测试, 表1所示LSIII屋面板, 为采用540°锁缝技术的第三代锁缝屋面板;其余两种是市场上知名企业生产的具有可比较性的360°锁缝屋面板。表1列出的对比结果是在不采用锁缝加强夹 (抗风夹) 的情况下得出的。

目前, 美联钢构已将LSIII屋面系统大量应用在工程建设中, 每年有超过200万m2的屋面系统安装工程量。这一屋面系统已成功经受了我国各类恶劣气候地区 (如广东、福建、浙江、黑龙江、新疆等) 的考验。

3 关于角驰板的商榷

自20世纪80年代初开始, 宝钢建设过程中引进角驰板以来, 国内市场上已有大量的厂家生产并提供角驰型屋面板, 并且也被收录进了标准图集 (图10) 。但是, 角驰板本身存在的内在特性不匹配问题, 随着工程应用的增多而逐渐暴露出来 (图11) 。

如图10—11所示, 角驰板在公母边搭接处采用的是锁缝咬合连接, 并且配用的是滑动支座, 即理论上采用的是二类锁缝板的思路, 但是其公母边锁缝处的成型角度极不合理, 其母边的小舌部分应该镜像后压平才是合理的构造, 才能提高锁缝的握裹力和防水能力。板的中部, 采用的是扣合式的连接构造, 但其扣合效果仍不及标准扣合板的机械卡扣, 其滑移阻力亦小于标准扣合板连接情况下的。市场上的角驰板, 通常采用强度为350 MPa以下等级的材料制成。前已提及, 扣合式构造需要采用屈服强度达550 MPa的板材才能提高扣合连接的性能。因此, 目前国内的角驰板是一种集合了多种矛盾于一体的板型, 存在较大的抗风和防水问题。由于是通用板型, 采用角驰板型的厂家, 局限于设备厂家的产品水平, 基本没有企业对此进行深入研究, 加之各种以次充好的支架充斥市场, 目前我国大量的角驰型金属板屋面的抗风和防水能力着实堪忧。此外, 截至目前为止, 尚未见到有国内的角驰板通过FM抗风揭测试的。以笔者浅见, 这种角驰板型应予淘汰。

4 结语

本文仅从锁缝连接构造的力学特性方面, 对常见的金属屋面板的特性进行了分析, 限于篇幅, 未涉及其他如支座的详细分析研究、板端搭接构造、防水构造等方面, 也没有涉及项目设计、生产质量控制环节等。

当前, 国内金属屋面产品市场尚处于良莠不齐和无序竞争的环境中, 迫切需要建立起相关的产品性能测试标准和方法, 如抗风测试、气密水密测试等, 推动市场向以具体的性能指标及测试认证作为评价标准的方向发展。只有在一个规范的市场环境中, 企业才会真正着力于技术研发, 通过开发新产品、提升产品的性价比来获取项目, 而非恶性杀价竞争。随着我国建筑防水协会金属屋面技术分会暨中国钢结构协会钢结构围护系统专业委员会的成立和相关工作的陆续开展, 相信我国建筑金属屋面市场很快将迎来健康发展的新阶段。

摘要：当前金属屋面的侧向连接构造形式, 多为咬合型的直立锁缝式, 第三代直立锁缝板的锁缝构造已达540°, 抗风防水效果更佳;建立起相关的产品性能测试标准和方法, 将进一步推动我国金属屋面的推广应用。

关键词：金属屋面,连接构造,锁缝,抗风,防水,握裹力

参考文献

[1]中冶建筑研究总院有限公司.压型金属板应用技术规范 (报批稿) [S].北京:中国冶金建设协会, 2012.

[2]MBMA.Metal Roofing Systems Design Manual[M].US:Cleverland MBMA, 2012.

螺栓组连接的受力分析及禁忌 第9篇

关键词：螺栓组,连接,受力分析,禁忌

螺栓连接件都成组使用, 其设计一般是先确定结合面形状、螺栓分布形式、连接结构形式及螺栓数目, 然后按其所受外载荷 (力、力矩) 分析螺栓组的各螺栓受力, 由此找出受力最大的螺栓, 求其受力大小和方向, 再针对该螺栓受的力进行强度计算, 由强度计算确定直径。但错误的受力分析会导致不正确的设计, 现将分析中出现的问题提出, 供大家讨论。

1 螺栓组连接的受力分析禁忌

1.1 没有将外力移到螺栓组的几何形心

如图1-1a螺栓组受力分析, 在进行螺栓组受力分析时, 将外力R分解为水平方向的力H和垂直方向的力P是正确的, 对于螺栓组来说, 是横向力和轴向力, 但是, 如果直接将横向力、轴向力代入受力分析公式计算, 是错误的。正确的如图1-1b, 将水平方向的力H和垂直方向的力P进一步移到螺栓组几何形心 (O点) , 力H变为横向力H及翻倒力矩MH, 顺时针方向;力P变为轴向力P及翻倒力矩MP, 逆时针方向。总的翻倒力矩M为MH与MP的代数和。然后, 再按螺栓组受力分析中的公式进行计算。

1.2 转矩与翻倒力矩相混淆

如图1-2a所示的螺栓组, 在进行受力分析时, 如果将外力F∑移到螺栓组几何形心是一个横向力和翻倒力矩M, 那是错误的, 因为该力矩的方向垂直于螺栓的轴线。正确的受力分析图应该如图1-2b所示:外力F∑移到螺栓组几何形心是一个横向力和转矩;只有当该力矩的方向平行于螺栓的轴线, 如图1-3所示, 将外载荷移到螺栓组的几何形心才是翻倒力矩M。

1.3 受拉螺栓与受剪螺栓相混淆

当外载荷为横向力时, 螺栓是否受剪切, 取决是受剪螺栓还是受拉螺栓。如果设计成受剪螺栓 (即铰制孔光制螺栓, 安装时不需拧太紧, 因此忽略了预紧力F') , 如图1-4a所示的联轴器, 螺栓组受转矩作用, 但对每一个螺栓连接处, 相当于受一个横向力作用。如果设计成如图1-4b所示的受剪螺栓连接, 则此横向力直接作用到螺栓的栓杆上, 螺栓受剪切。如果设计成如图1-4c所示的受拉螺栓连接, 则对于每个螺栓而言, 横向力被接缝面间的摩擦力平衡, 螺栓组受的转矩被接缝面间的压力产生的摩擦力矩平衡。拧紧螺栓时每个螺栓受到的轴向拉力, 被连接件受到夹紧力而产生预紧力F'。因此螺栓没有受到剪切, 只受到预紧力F', 即只受拉而不受剪。

2 螺栓连接的强度设计计算及禁忌

螺栓组受力的分析目的是求出一组螺栓中受力最大的螺栓所受的力, 进行强度计算。作用于一组螺栓的外力有轴向力FQ、横向力FR、转矩T及翻倒力矩M四种情况, 对于单个螺栓的受力只有两种情况:受拉或受剪。工程应用中多数应用为受拉螺栓。

2.1 只受预紧力的受拉螺栓连接

只受预紧力F'的受拉螺栓连接, 是指工作后不再受轴向载荷作用。例如外载荷为横向力FR或转矩T作用, 受拉螺栓连接属于这种情况, 只受预紧力作用, 其强度条件为:

式中F'为预紧力 (N) , d1为螺栓的直径 (mm) , [σ]为螺栓的许用应力 (N/mm2) 。

此公式可理解为:螺栓被拧紧时既受拉又受扭, 采用第四强度理论, 拉扭合成的结果相当于纯拉伸的1.3倍。应深刻理解1.3的物理意义, 绝非安全系数和可靠系数等。

2.2 既受预紧力又受工作载荷的受拉螺栓

外载荷为轴向载荷FQ或翻倒力矩M作用, 而采用受拉螺栓的情况属于此种情况, 强度条件为:

F0为螺栓的总拉力, 其余符号同上。式中1.3的物理意义为:当个别螺栓松动时进行补充拧紧, 拧紧时在F0作用下既受拉又受扭, 利用第四强度理论, 拉扭合成的结果相当于纯拉伸的1.3倍。

F0可由下列两式求得:

式中F为工作载荷 (N) , F"为螺栓的残余预紧力 (N) , 为螺栓的相对刚度系数;工作载荷F是由轴向力FQ或翻倒力矩M引起的, 其值可由螺栓组受力分析相关公式求得。

如螺栓受变载荷作用, 除按上述公式进行设计或校核满足静强度外, 尚需验算螺栓的应力幅, 即σa≤[σa], 详细内容请参考机械设计教材。

2.3 受剪螺栓连接的强度设计计算

2.3.1 受剪螺栓连接的强度设计计算概述

受剪螺栓 (铰制孔光制螺栓) 螺栓杆和螺栓孔采用基孔制过渡配合 (H7/m6, H7/n6) , 能精确固定被连接件相对位置, 并能承受横向载荷, 但是孔的加工精度要求高。用于结构要求紧凑或连接空间受到限制的情况。受剪螺栓连接的失效形式为螺栓的栓杆部分被压溃或栓杆被剪断。

式中Fs-螺栓所受剪切力 (N) ;d-螺栓抗剪面直径 (mm) ;m-螺栓抗剪面数;[τ]-螺栓的许用切应力 (N/mm2) ;h-计算对象的受压高度 (mm) ;[σp]-计算对象的挤压应力 (N/mm2) ;

2.3.2 受剪螺栓连接的强度计算禁忌

1) 当外载荷是横向力时, 螺栓是否受剪切, 要区别开外载荷与螺栓本身的受力方向, 两者可能一致, 也可能不一致。例如, 当外载荷为横向力时, 螺栓不一定受剪切, 如果设计成受拉螺栓时, 螺栓受拉而不受剪。如图1-4联轴器传递转矩而采用受拉螺栓连接就是个例子。

2) 如螺栓受横向力和转矩联合作用, 正确解法是:一组螺栓受外载荷转矩T及横向力FR作用时, 对于单个螺栓受力是:由T产生的横向力FS1 (方向与回转半径垂直) ;由横向力FR产生的横向力FS2 (方向与FR相同) ;螺栓受的总拉力为FS1+FS2 (矢量) , 如图1-2, 如设计成受剪螺栓, 此合力由螺栓光杆部分的剪切面承受;如设计成受拉螺栓, 则此横向力由接缝面之间的摩擦力承受。摩擦力的大小为μs F'mz, 从而求出每个螺栓必须的最小预紧力F', 再按螺栓只受预紧力的强度公式计算。

以上是螺栓组受力的分析, 提供了设计工作的基本方法, 但是实际设计中应仔细分析, 以便获得正确的设计方案。

参考文献

[1]于惠力, 潘承怡, 向敬忠等.机械零部件设计禁忌[M].北京:机械工业出版社, 2008.

三体船连接桥结构优化分析 第10篇

三体船作为一种新型的高性能船舶,不仅具有甲板面积大、总布置性好、易改装等特点,在快速性、稳定性、耐波性等方面性能也较常规单体船出色。但三体船型仍不是一种成熟的船型,三体船与常规船相比也有制造工艺复杂、成本高的缺点。对它的研究和应用还面临很多难题。

英国自20 世纪90 年代中期开始对军用三体船进行研究论证,并于2000 年建造出了三体试验舰“Rv特里顿”号,这些研制也引起了世界各国对高速三体船的广泛关注。国内外的主要研究方向有水动力理论、模型试验、船型优化、概念设计等方面。目前其研究结果也越来越广泛的应用在军事舰艇、客船和游艇等领域,相关的研究逐渐增多。国内在三体船片体布局、船型优化、强度评估等方面的研究工作还相对落后,相关文献也较少。尤其对其关键的结构部位-连接桥的结构强度及疲劳问题,关注较少。为此,借助三维有限元模型,对连接桥进行结构优化和强度评估等方面研究,很有意义。

为了说明新型连接桥结构形式的优势,文章采用直接计算的方法对几种连接桥结构进行计算,并将结果进行对比分析和进一步优化。计算参考中国船级社 《钢质内河船舶建造规范》[1]及英国劳氏船级社中计算外载荷的经验公式中对双体船的规定,结合三体船自身结构特点确定有边界条件及载荷。通过有限元分析,得到较优的连接桥结构并在此基础上进行优化,增加其结构及疲劳强度。

1 模型及主要参数

模型采用普钢,采用有限元程序PATRAN建立各结构形式板架结构模型, 如图1 所示(板架尺寸1800×2000mm)。为了便于比较分析,3 种模型的采用相同尺寸。

2 计算结果

三体船连接桥主要承受3 种形式的载荷,横向弯矩、扭矩及砰击载荷,分别对这3 种结构模型进行了有限元计算和分析,并选取了一种较合理的结构形式作为连接桥的结构形式。

根据劳氏船级社“RULES FOR THE CLASSIFICATION OF TRIMARANS”规定对结构进行加载分析,得到的结果如表1 所示。

3 种结构从重量上看,纵骨架式较其他2 种形式轻,但是其mises应力过大,故不宜采用此种结构作为连接桥结构。横骨架式和混合骨架式重量接近,混合骨架式mises应力较小,且最大应力集中在中间部位,可采用中部加强的方式进行优化。

3 计算结果分析

通过上述运算分析,从表1的计算结果来看,总纵弯矩工况下,在结构总重量相差不大的情况下,混合骨架式的应力明显较小。所以相对来说,混合骨架式是3 种结构中最优的,但其中部应力过大,有必要对其加固,但由于原结构已经布置较密集,故不考虑增设加强筋。文章采用对中部板厚进行加厚处理,其重量增大为198.4kg。但其中部应力大大减小(见图3),且危险区域变为边缘部位与主侧船体相连接部位。

4 结语

通过对结构模型的计算分析,可以得出以下结论:

(1)经过分析和比较,三体船的连接桥结构采用混合骨架式较好。必要时,可以对中部板厚进行适当加厚。

(2)三体船连接桥的中部及与船体连接部位承受了较大的应力,在设计时应引起重视。

本文得出的结论对三体船的设计和建造有良好的参考价值,同时,由于三体船自身优势明显,却仍是一种不成熟的船型,故这一高性能船型极具实用价值。而连接桥结构又是其关键部位,其后续研究工作可以偏重轻型化设计,解决减轻自重与保证船体刚度和强度之间的矛盾。同时加强对连接部位的疲劳评估方法研究,解决最关键部位强度评估过程中的疲劳损伤问题。

摘要：三体船是通过连接桥将主船体和片体进行连接,故连接桥的结构强度直接影响三体船强度,是三体船结构设计中的关键,对其结构进行优化设计很有必要。文章针对3种不同的连接桥结构进行分析,比较计算结果,得到一种较理想的结构形式,并将该结构进行进一步的改良,加强其结构及疲劳强度,为后续连接桥结构设计提供参考。

关键词：三体船,连接桥,优化

参考文献

[1]中国船级社.海上高速船入级与建造规范[S].2005.

连接分析 第11篇

关键词：钢筋机械连接；套筒挤压连接；锥螺纹连接；直螺纹连接

中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-53-2

0 引言

钢筋机械连接技术的工艺性能较强，且施工方便，不仅不会受到其自身焊接性的制约，而且还能够对钢筋连接的全天候施工予以良好的支持，对于节约钢材和能源具有重要作用。然而钢筋的偏心连接将导致其产生附加的剪应力，在造成钢材浪费的同时，也难以保障接头的传递效果。基于此，加强对钢筋机械连接技术的研究与该项技术未来发展趋势的分析，无疑对于促进技术本身的发展及其在房屋、水坝、公路桥梁工程等相关领域的应用具有重要的作用和意义。

1 传统套筒挤压连接技术

套筒挤压连接技术是上世纪80年代我国研发的一种高可靠性的机械连接方法，该技术主要负责连接规格为II和III级的带肋钢筋，在施工过程中，事先将两个待连接的钢筋插入至连接用的钢套筒当中，而后，借助超高压钢筋挤压连接设备对这一钢套筒进行挤压，从而使其产生相应的塑性形变，通过与套筒内钢筋的横肋紧密啮合，使套筒内的两钢筋得以牢固连接。套筒挤压连接技术的工艺流程为：“划线→套筒→挤压→质量减压”。对套筒挤压连接技术进行分析可知，该技术的优点在于，钢筋连接的接头质量较高，且接头的性能能够较好地满足公路桥梁等对钢筋连接质量的要求，接头对钢筋的适应性较强；不足在于，套筒挤压连接现场的施工强度相对较大，经常发生液压油污染钢筋的情况，需要对钢筋进行频繁清理，耗时时间长且生产效率较低。

2 锥螺纹连接技术

2.1 一般锥螺纹连接技术

钢筋的锥螺纹连接技术较好地克服了套筒挤压连接技术的缺陷，在工艺施工时，先利用钢筋车牙机对待连接钢筋的端部进行加工，是其形成锥形螺纹，在连接时，将钢筋锥形螺纹一端，即丝头插入相应的锥螺纹连接套筒，施工人员通过借助一般扳手和力矩扳手将待连接的两钢筋丝头与准备好的连接套筒旋扭，待将丝头拧紧至施工规定的标准后，即完成了两钢筋的连接。锥螺纹连接技术的工艺流程为：“平头→套丝→连接施工→质量检查”。相较于套筒挤压连接，锥螺纹连接具有钢筋连接速度快、连接成低等相关优势，但该项技术的应用要求施工管理工作必须具有较高的水平，且螺纹精度和连接过程中的拧力值不宜控制，一旦出现螺纹精度或拧力值过大、过小的偏差，将直接影响钢筋的连接质量。

2.2 GK型等强钢筋锥螺纹连接技术

相较于一般的钢筋锥螺纹连接，GK型等强钢筋锥螺纹连接技术通过在连接钢筋过程中，事先在沿待连接钢筋端头的径向以压模施加较大的压力，从而使钢筋连接的端头产生相应的塑性变形，待使端头形成一连接体后，再对端头进行切削锥螺纹的操作，而后，按照一般锥螺纹的连接工艺完成钢筋连接。对基于GK型等强钢筋的锥螺纹连接技术进行分析可知，几乎具备一般锥螺纹连接技术的全部优点，不仅操作较为简单、钢筋连接速度较快，而且具有较强的工艺适应性，能够对梁、柱、板等各类混凝土构件中各向钢筋的连接予以较强的支持，能够有效提高设备的利用效率和钢筋连接的工作效率。

3 直螺纹钢筋连接技术

3.1 镦粗直螺纹连接技术

镦粗直螺纹连接技术是继套筒挤压连接和锥螺纹连接技术后新兴的一种钢筋机械连接技术，通过借助专用的冷镦设备将两钢筋的连接端进行镦粗操作，而后，对镦粗部位进行直螺纹加工，同时，以扳手将钢筋镦粗部位与连接套筒进行旋扭，完成两钢筋的连接。镦粗直螺纹连接技术的工艺流程为：“平头→镦粗→切削螺纹→丝头检验与连接→质量检验”。对镦粗直螺纹连接技术进行分析可知，其技术优点为，镦粗处理后的接头具有较高的强度，且该项技术的现场施工速度相对较快；在直螺纹丝头方面，其全部为事先预制，并在现场直接用于连接装配，有效提高了钢筋机械连接的效率；不足在于，对钢筋接头进行镦粗处理时，容易产生镦偏的情况，此时，必须将镦头切除并重新进行接头的镦粗处理，此外，由于镦粗操作，有的接头镦粗部分的延性大幅下降，接头脆断的几率较大。

3.2 滚压直螺纹连接技术

对金属材料进行分析可知，其在塑性变形后，会冷作硬化，从而导致其自身的强度得以大幅提升，从而提高接头与母材的连接强度。就现阶段而言，滚压直螺纹连接技术主要包括：

首先，是直接滚压直螺纹连接，该技术的施工工艺为：“平头→直接滚压螺纹→套筒连接→质量检验”，需要说明的是，直接滚压直螺纹连接是一般直螺纹连接和传统套筒挤压连接技术的结合，通过在待连接的钢筋端头进行螺纹切削操作，进而将套筒和两钢筋端头进行连接，并以套筒挤压连接的方式将钢筋连接起来。直接滚压直螺纹连接的技术优势在于，螺纹加工较为简单，且设备投入相对较少，有利于降低钢筋连接这一工序的施工成本；技术的不足在于，相较于锥螺纹连接，该连接技术的螺纹精度较差，加之待连接钢筋本身的粗细不均匀，导致所加工的螺纹直径存在较大偏差，在增加虚假螺纹产生几率的同时，也增加了钢筋连接现场施工的难度。

其次，是挤压肋滚压直螺纹连接，基于该技术的钢筋连接通过借助专用的钢筋连接挤压设备滚轮对钢筋进行预处理，具体来说就是，在连接前，利用挤压设备对滚轮对钢筋横肋与纵肋进行预压平操作，而后，进行滚压螺纹的相关操作，这一操作的目的在于，避免钢筋横纵肋对已切削成型螺纹的精度造成不利影响。挤压肋滚压直螺纹连接的工艺流程如下：平头→横纵肋滚压→螺纹切削滚压→套筒连接→质量减压。对挤压肋滚压直螺纹连接技术进行分析可知，该技术的优势在于，有利于提高成型螺纹的精度，提高钢筋连接的效果；该项技术的不足在于，无法从根本上解决钢筋直径大小差异导致的螺纹精度下降的问题。

3.3 滚扎直螺纹连接

钢筋要调直后下料，下料采用无齿锯，不得采用气割下料，切口断面应与钢筋轴线垂直，端头不得出现翘曲或马蹄形。加工滚扎直螺纹时，要用水溶性润滑液，不得加润滑液直接套丝或使用机油做润滑液。加工滚扎直螺纹钢筋丝头的牙形、螺距等必须与连接套的牙形螺距一致，并经配套的量规检测合格，要求牙形饱满，无断牙、秃牙等缺陷，牙齿表面光洁，自检合格后的丝头要带上保护帽加以保护。质检人员要用牙形规、环规按规范规定数量抽查钢筋丝头的加工数量抽查钢筋丝头的加工质量，并填写钢筋直螺纹加工检验记录。

4 钢筋连接技术的未来发展趋势

近年来，随着能源交通、建筑工程等相关产业和国内基础建设的蓬勃发展，钢筋混凝土的运用规模也呈现出不断扩大的变化趋势，尤其是新型III级钢筋产品的日益增多，对钢筋机械连接技术提出了更为严格的要求。在此背景下，钢筋机械连接技术必将向着易操作、易施工和高质量的方向发展，同时，相关单位在钢筋连接过程中，还会对其施工的经济性予以全面考量，充分体现出钢筋连接的技术经济性。在钢筋连接的技术层面，根据作业的实际需要，几种连接方式会在未来较长的时间内以不同的形式并存于市场当中，但需要说明的是，挤压连接因单个接头的损耗成本较低、耗电量较小，但人工工作强度较大，未来的市场占有率将呈现稳中有降的发展趋势；而锥螺纹连接因其套筒的成本较低、现场施工速度较快且接头抗拉强度性能较好，故该技术未来的市场占有率将稳中有升；直螺纹连接因其易损耗件的使用寿命较长、套筒成本较低、人工操作较小、接头质量的稳定性较高，相较于锥螺纹，其接头精度较高，故该技术未来的市场占有率将会大幅提升。

5 结论

本文以通州西站货场铁路职工住宅项目5、6、7号楼住宅及幼儿园工程的钢筋机械连接技术作为主要内容，分别对传统的套筒挤压连接技术、锥螺纹和直螺纹钢筋连接技术做出了系统探究，并对未来钢筋机械连接技术的发展趋势做出了详细分析。未来，还应进一步加强对钢筋机械连接技术的研究与应用，从而为各项工程建设和相关基础设施建设中的钢筋连接提供有效的技术支撑。

参 考 文 献

[1] 李智斌，许慧，吴广彬，赵杰，邵康节，罗强.对法国钢筋机械连接技术标准的应用研究[J].建筑科学，2012，07（14）：67-70.

静态GPS点连接的精度分析 第12篇

关键词：静态GPS,点连接,精度分析

1 引言

目前, GPS定位技术被广泛应用于建立各种级别、不同用途的GPS控制网。在常规的控制测量中基本上采用边连接方式布网, 原因是网连接方式几何强度和可靠性指标是相当高的, 但其观测工作量及经费均较高;边连接网形稳定可靠, 观测工作量较小, 节省人力;而点连接因为只有一个点相连接, 几何精度较低, 通常与边连接结合使用。

2 GPS数据处理及质量控制

2.1 GPS数据采集

GPS控制网采用南方GPS接收机进行同步观测, 保证同步时间不少于45分钟, 同步接收卫星个数不少于6颗, 卫星截止角高度角为15度, 采样间隔30秒, 数据历元间隔为5秒, PDOP值最大值不超过5。

2.2 GPS数据处理

对GPS控制网采用南方配套GPS数据处理软件进行处理, 全部基线均为双差固定解。采用卫星广播星历解算基线;当使用不同型号的接收机共同作业时, 应将观测数据转换成标准格式后, 再进行统一的基线解算;基线解算可采用多基线解或单基线解, 每个同步观测图形只能选定一个起算点;观测值均应加入对流层延迟修正, 对流层延迟修正模型中的气象元素可采用标准气象元素;处理结果中应包括相对定位坐标及其方差阵、基线及其方差阵—协方差阵等平差所需的元素。

2.3 数据处理应符合下列规定

(1) 无约束平差应符合下列规定:1) 基线向量检核符合要求后, 应以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息, 并按基线解算时确定的一个点的WGS84坐标系下的三维坐标作为起算依据, 进行GPS网的无约束平差。2) 无约束平差应提供各点在WGS84坐标系下的三维坐标、各基线向量、改正数和精度信息。3) 无约束平差中, 基线分量的改正数绝对值应满足下列公式的要求:

(2) 约束平差应符合下列规定:1) 代入已知点的坐标, 对通过无约束平差后的观测值进行三维约束平差或二维约束平差。2) 约束平差中, 基线分量的改正数与经过剔除粗差后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差应满足下列公式的要求:

3 几种点连接布网方式的精度分析

由于边连式网形的精度比点连式网形的精度高, 在GPS布网的形式上, 边连式布网时, 因为图形的强度大, 在相同观测条件下, 观测点的精度比点连式的精度高。实验的项目区选择地势比较平坦, 周围障碍物相对较少的地段。根据规范要求布设了E级GPS控制点10个。我们将用边连接解算出的成果作为起算数据来对点连接的不同方式分别进行解算, 对各自解算成果的精度进行分析比较。

3.1 边连接

全网基线解算后, 计算出同步环、异步环和复测基线闭合差及其限差。

3.1.1 同步环闭合差

E级网共生成2个同步环, 各环闭合差如 (表1) 所示:

3.1.2 异步环闭合差

E级网共用异步环26个, 最大环闭合差为8.943, , 最小环闭合差为1.583。

3.1.3 复测基线闭合差

E级网复测基线闭合差最大的为15.33mm, 其相对误差为15.23ppm, 最小的为3.208mm, 其相对误差为4.09ppm。说明复测基线的质量是可靠的。

3.2 点连接异步网中均含有控制点

(1) 同步环闭合差。E级网共生成2个同步环, 各环闭合差如表2所示:

(2) 异步环闭合差:E级网共用异步环9个, 最大环闭合差为13.622, 最小环闭合差为1.161。

(3) 复测基线闭合差。E级网复测基线闭合差最大的为1 6.25mm, 其相对误差为16.32ppm, 最小的为2.125mm, 其相对误差为4.52ppm。说明复测基线的质量是可靠的。如果取E004与KZD2作为起算点, 其结果也满足精度要求。

3.3 点连接中连接点连续续观测方式

根据图表统计:最弱基线向量为5 0 m m, 最弱复测基线为94mm, 最弱同步环闭合差为33mm, 最弱异步环闭合差为30mm。

3.4 点连接中连接点不连续观测方式

经过实际观测, 连接点在同一天内观测的数据基线可以解算, 但精度不高, 不建议使用。当出现隔天观测时就会出现基线无法解算的情况, 连接点失败, 说明点连接不可以隔天观测, 这一点必须重视。

4 结语

经过对以上几种GPS点连接观测情况的数据处理与精度分析, 可得出以下结论:

(1) GPS点连接采集方法同一天采集的数据可以处理, 隔天采集数据时连接点的同步环将无法解算, 所以点连接必须在一天内进行数据采集。

(2) 对与边点混连的采集方法, 其数据处理精度可达到工程项目要求。

(3) 异步环中均有已知点的点连接观测, 精度满足要求, 在一般工程项目中可以采用此方法。

(4) 点连接中连接点连续观测的方法, 只有当天的观测数据可统一解算, 隔天观测则数据无法处理, 不可使用。

(5) 点连接中连接点不连续观测方法, 当天观测数据可解算, 其成果精度可达一般工程要求, 隔天采集的数据不可使用。

因此, 在一般的工程测量项目中, 在满足精度要求下, 根据不同情况充分利用点连接观测方法来提高工作效率, 减少劳动强度。

参考文献

[1]陈磊, 杜宝玉[J].工程GPS控制网精度分析黑龙江交通科技, 2010年第3期.