管道結構設計范文

導語：如何才能寫好一篇管道結構設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

大伙房水庫輸水應急入連工程是由大伙房水庫向大連市輸水的一項大型輸水工程,輸水管線由大伙房水庫輸水(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:碧流河水庫北段工程和碧流河水庫南段工程。

碧流河水庫北段工程輸水線路全長163.26km,其中;

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

輸水隧洞長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27.77km,管線管材主要采用預應力鋼套筒混凝土管(以下簡稱PCCP),管線穿越省國道、大中型河流等采用鋼管,管徑為DN2400。

對該工程采用的PCCP管材設計應用了美國供水工程協會ANSI/AWWA C304-99標準配套的設計程序“VDP”進行了結構設計計算。

2、設計方法簡介

根據AWWA C304-99標準,采用極限狀態設計方法對PCCP管進行設計,既考慮管材的預應力狀況,也考慮外載(we。wt,Ws)、管重(Wp)和水重(Wf)及工作壓力(Pw)瞬時壓力(Pt)檢驗壓力(Pft)的綜合影響,保證管材的使用可靠性,從彈性和強度極限上提供足夠的安全儲備設計。計算程序采用AWWA C304-99配套設計軟件UDP和本院自編軟件CDP,規范要求的最小鋼絲面積作為鋼絲初始面積核對管體各項極限狀態的指標要求,如果不能通過驗算條件鋼絲面積自動累加,直到滿足要求。

需要說明的是根據AWWA C304的默認要求,預應力鋼絲張拉控制應力固定為鋼絲抗拉強度的75%,并且:

當預應力鋼絲只有一層時鋼絲的應力松馳系數如下:

R=0.111-3.5(As/Ac)

(AWWA C304式6-30)

多層纏絲鋼絲應力松馳系數如下:

內部第一層纏絲:

其他層纏絲:

由于本工程要求fsg=0.7fsu,AWWAc304沒有給出當fsg=0.7fsu時鋼絲應力松馳系數的算法,根據中國標準GBS0010《混凝土結構設計規范》第6.2.1條規定:

當ocon≤O.7fptk時鋼絲應力松馳值:

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

當O.7fptk

σ14=0.2σcon÷fptk-0.575)σCon

當σCOil=0.7fptk時鋼絲應力松馳值σ14=2.5%σcon,當口con=0.75fptk寸鋼絲應力松馳值σ14=3.5%σcon,由此可見,當fsg=0.7fsu時鋼絲應力松馳值應比當fsg=0,75fsu的鋼絲應力松馳值小,按fsg=0.7sfs計算更為保守,因此本報告不再尋求fsg=0.7fsu時鋼絲應力松馳系數的算法,其差值作為合理安全儲備。

3、設計條件選取

以下各參數為設計中易為忽視的部分。

3.1管道內壓

現場試驗內壓為工作壓力+O.3MPa;瞬時壓力為工作壓力的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,但受承包人施工經驗、回填材料等多種因素影響。包角部位回填壓實質量存在不穩定情況,因此設計中仍然按90°考慮,多出部分作為施工安全儲備。

3.3　相對濕度

戶外設計相對濕度:本工程各標分別取RH=52%、50%、60%。雖然業主在關于明確PcCP管結構設計問題的意見中明確了PCCP管材結構設計力學參數中的相對濕度按照RH=60%計取,但考慮到各標段環境溫度不盡相同,且其對管道的設計影響較小,因此對上述取值是可行的(只要不大于60%,數值越大越偏于保守)。

3.4　土壤特性

土壤特性系數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,計算土荷載偏大。根據AWWA M9規定當設計無資料時可以取Ku=0.15。

3.5　溝槽型式

管道埋設全線均采用上埋式。主要是因為大直徑PccP管鋪設線路一般較長,沿線工程地質情況復雜,溝槽開挖寬度很容易超出溝埋式的要求。采用溝埋式設計雖然可以節省部分造價,但對結果影響不大。采用統一的埋設型式,可以簡化設計,也便于施工管理。

4、設計原則

本工程二標、三標結構設計采用美國混凝土壓力管協會AWWA C304標準配套程序UDP設計軟件,該軟件系統默認鋼絲直徑及抗拉強度均為英制規格且無公制選項,預應力鋼絲張拉控制應力固定為鋼絲抗拉強度的75%,而招標文件明確為70%,因此承包商采用如下等效預壓應力的方法進行換算:

按此換算方法,多數情況下是可行的,但是,AWWA C304共有14種荷載組合、14種不同的控制條件,當按uDPR件計算時出現如設計控制條件為AWWA C304第7.4.1條規定的“在荷載內壓組合FWl,FWlr2及FT2情況下,預應力鋼絲內最大拉應力不得高于總纏絲應力fsl”及AWWA C304第7.5.I條規定的“當管子承受荷載與內壓組合FWT3及FWT4時,預應力鋼絲最大拉應力不應超過其屈服強度fsy”時,該轉換方法就不合適,當管子結構設計出現以上控制條件時,以上換算方法偏于保守。

5、結　語

結合本院工程設計經驗和本工程的實際情況,為確保PCCP管芯混凝土質量,設計時盡量選用低標號混凝土,同時考慮生產進度和簡化生產管理,盡量減少混凝土標號種類。

盡量減少管芯壁厚種類,便于生產控制和大規模生產,以提高生產效率。

篇2

關鍵詞：市政工程；給排水；管道工程；結構設計

中圖分類號： TU99 文獻標識碼： A 文章編號：

市政給排水管道工程設計是一個實踐經驗與能動性相結合的過程。在滿足規范要求、注意設計控制要點的同時,要根據實際情況, 因地制宜、因時制宜, 經常充分的市場調查與經濟技術比較, 做到既質量優良, 又經濟合理、施工方便。為此，主要做好如下工作：

1．現場踏勘與測量

給排水管道距離相對較長,或穿越城鎮密集區,或敷設在農田,或跨越山丘和河流,還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一項管道工程同時會遇到上述幾種或所有的地形和地貌,其復雜的地形和地貌若不現場查看,則很難全面完成設計。結構設計人員應會同給排水、概預算等專業設計人員共同進行現場踏勘和選線,了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質概況,必要時應在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。

要準確地反應管道沿線的地形地貌和水文地質情況,必須有測量和勘探部門提供的準確的地形和水文地質資料。

勘探點間距和鉆孔深度勘探點應布置在管道的中線上,并不得偏離中線 3m,間距應根據地形復雜程度確定的 30～100m,較復雜和地質變化較大的地段應適當加密,深度應達到管道埋設深度以下 1m 以上,遇河流應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單元；查明管道埋設深度范圍內的地層成因、巖性特征和厚度；調查巖層產狀和分化破碎程度及對管道有影響的全部活動斷裂帶的性質和分布特點；調查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質現象的范圍、性質、發展趨勢及其對管道的影響;查明沿線井、泉的分布和水位等影響;查明擬穿、跨河流的岸坡穩定性,河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。

2.結構設計內容

管道的結構形式主要由給排水專業確定,結構專業應根據管道的用途(給水還是排水,污水還是雨水)、工作環境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質情況、敷設方式和經濟指標等從專業角度提出參考意見。一般情況下,承壓管道常采用預應力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC 管、PE 管、現澆鋼筋混凝土箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現澆鋼筋混凝土箱涵等。當污水管道口徑較大時應采用現澆鋼筋混凝土箱涵,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結構形式的。

根據管道規格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗壓力對管道的剛度和強度進行計算及復核,提供管道壁厚、管道等級、或結構配筋圖。對于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強度要求的管道,應根據計算采用具體的加強加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等,當鋼管計算出的壁厚不經濟時,應采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應根據實際情況和經濟指標來確定。

敷設方式的選擇應根據埋置深度、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,較為常用敷設方式采用溝埋式,當溝埋式有一定的難度時,可選擇頂管和架空等敷設方式。不同的敷設方式,其結構設計亦不同。

有些管道敷設的地段地下水位較高或者施工期間多雨,因而管道的抗浮穩定應引起結構設計人員的重視。設計時應根據計算采取相應的抗浮措施,避免浮管現象的出現。

確定管線走向時應盡量避開對抗震不利的場地、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,應根據工程的重要性、使用條件綜合考慮。

3.給排水管道設計中的其他問題

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作業帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間,每天都會攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進入泵房后,常導致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現象的發生。盡管格柵柵條的間距一再減小,但仍有大量的漂浮物進入泵站造成堵塞。為了解決上述問題,建議在庭院或住宅小區的管道出口處設置簡易人工攔污格柵,定期進行清理、清掏,從源頭上控制漂浮物進入市政管網,以減輕市政管網維護管理的工作量。

在檢查井井底設置沉淀池中的沉積物在管道內水流量小、流速慢時會發生沉淀,造成管道淤積堵塞、通水不暢,而管道的疏通工作又費時費力。因此,針對傳統的檢查井做法,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會沉積在檢查井中,不至于流入下游管段,只要定期清掏檢查井內的沉積物即可,減少了管道維護作業的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。

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

4.結語

總之，在城市發展的過程中，為了在激烈的市場競爭中求得生存和發展,要求在企業給排水工程的設計中引入全局概念,以適應日趨嚴峻的城市發展要求。只有這樣，才能設計出滿足百年城市發展的市政給排水管道。

參考文獻：

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

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

篇3

關鍵字：城市電力隧道規劃；研究；結構設計

中圖分類號： U45 文獻標識碼： A

一、電力隧道規劃

（一）平面線路規劃

電力隧道線路規劃需要根據中心城區電網負荷情況進行規劃，在一些特殊的中心城區位置，一般的電力隧道走向都是地下建設、地鐵以及立交橋等等。在進行電力通道規劃時，需要協調相關部門，做好路線合理規劃工作。對力隧道路徑選擇時，一般要選擇長度較長、線型比較順直以及路段比較寬的城市主干線。進行規劃時，盡量避免影響因素出現，從而使得規劃水平提高。施工實踐表明，在當前的規劃過程中，一般會受到技術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施過程中，需要進行多形式設置，從而滿足走向需求。同時在施工過程中，會不可避免的穿越一些重點工程，像地鐵、像重要建筑等等。在進行規劃時，為了更好地減少阻力問題，降低規劃風險，從而逐漸實現電力隧道規劃發展需求，需要電力隧道在進行平面規劃設計時，應該根據實際情況開展設計工作。如下表不同地區隧道通道型式規劃設計

（二）線路曲線規劃

電力隧道具備自身的使用功能，在進行規劃設計時，基于電力隧道的特性，這樣就可以不要對線路曲線半徑做出嚴格的規定或者控制。在進行城市規劃時，一般會受到大轉角或者是地形限制，在必要的時候可以通過工作井的方式進行處理。一般而言城市地下空間1-7m為城市市政管道的黃金通道，大多數管線布置在這個深度，盾構及頂管機械作業，一般要考慮一定富裕深度，一般埋深達到10m，才較為安全，否則容易傷及市政管線。在縱斷面設計時，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，從而獲得完好規劃。

二、電力隧道結構設計

電力隧道內部設施通常為橫擔支架、電纜、冷卻管、照明及通風等電力設備，其布置方式將影響隧道結構的傳力模式，需要在設計階段，根據內部設施布置方案進行合理性及穩定性的驗算分析，確保工程安全性。電力隧道設計過程中，通常會遇見斷面直徑設計問題，這個直徑采用頂管方式適宜直徑在1.9至3.5m范圍內，采用盾構方式的適宜斷面在3.5到5.5m范圍內。其中頂管在小于1.9m直徑時一般直接將頂管直徑取到1.5m以下，并且在內部排管然后填充細砂或者細石砼，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，對于盾構方式在電力隧道中使用較少，但卻是一個發展方向。

圖1、頂管隧道布置 圖2、頂管內排管布置

在一般情況下，電力隧道需要根據凈空尺寸大小進行確定，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，當選擇盾構法時，這個時候的隧道管徑應該大于3.5m，這個時候需要充分考慮阻力問題。這個時候的阻力會變大，而且還比較難以控制。因此，在進行隧道施工方法選擇時，應該保障選擇的方法可以使得直徑大于3.5m，這樣的施工實際情況可以充分考慮選擇盾構法。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比較高。相互對比之下的可以選擇該橫截面進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，一般內在的輸電要求比較高，這樣可以選擇內徑比較大的圓形橫截面，這是我國國內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量，在進行設計時候可以根據這些管片的厚度以及形狀進行選擇。如下圖所示：

圖3、盾構斷面

一般而言，輸電隧道選擇了隧道盾構段，將其當成最大電力專用隧道，在進行結構設計以及內部結構布設時，一般都會有它獨特的地方。為了更好的發揮出隧道實際作用，更好的充分使用隧道凈空。需要在隧道中部位置進行設置，這樣可以獲得設置橫梁面圖形。設計過程中，需要將隧道進行分層，可以將其分層四個電纜布置區。在每個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中間柱，而且其余的連接角鋼可以在布設上進行連接，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，更好的滿足當前布設需求。

結束語

隨著社會不斷發展，我國隧道施工工程越來越多，為了滿足城市供電需求，為了滿足社會發展需求，需要進行電網規劃設計。在進行地下電力傳輸時，需要不斷的完善和發展規劃，選擇隧道輸送電力已經成為當前發展首先方式。

參考文獻

[1]張彥輝，劉青，李華春.北京電力隧道現狀及檢測技術的研究[J].全國第九次電力電纜運行經驗交流會-2013年1期

篇4

關鍵詞：柔性結構 主從式CPU 無線控制 人機交互

當前諸多行業，如石油、天然氣、中央空調通風等，管道作為一種有效物料傳輸介質，得到廣泛應用[1]。本設計開發出一種價格低廉、操作簡單，從底層到上層，從硬件到軟件，從模塊到系統的一體化柔性結構式機器人系統。

1 機器人機械設計

1.1 外形設計

機器人整體機械設計采用多段式柔性結構（如圖1-1）[2]，使其能夠靈活適應復雜管道環境。驅動部分采用傳動帶、渦輪蝸桿結構，由步進電機驅動以實現機器人運動。步進電機帶動蝸桿旋轉，蝸桿渦輪齒合傳動，渦輪帶動帶輪旋轉，從而傳動帶運動帶動主動輪運動，實現機器人行走。支撐部分由滾珠絲杠、步進電機、車輪、連桿和推桿等組成。步進電機帶動絲杠轉動，螺母直線運動帶動推桿運動，實現機器人整體結構撐起，以實現適應不同管徑（400mm～600mm）。

圖1-1 機器人頭部結構圖

1.2 軸承選擇

本設計中軸承主要承受軸向載荷，周向載荷很小可忽略不計，因此選用7219C型角接觸球軸承。其當量動載荷為：

—載荷系數，本設計中取為1.1

—軸承承受載荷，本設計中=278.15N，則

驗算軸承壽命：

n—軸承轉速，本設計中

C—軸承額定動載荷，此處取為135000

P—軸承承受的載荷

—指數，對于球軸承；對于滾子軸承，則，初選軸承滿足要求。

1.3 電機選擇

電機驅動力矩：

—啟動時折算到電機軸加速力矩

—摩擦力矩

本系統中

電機驅動功率：

因此，本設計選用24V、500轉、20W maxon RE25 大功率空心杯減速電機。

2 機器人控制系統設計

機器人控制系統分為PC終端層、CPU控制層及執行機構層三層結構（如圖2-1）[3]。上層為PC終端層，負責采樣數據處理及系統整體調度；控制層由主控系統、攝像頭系統并列組成，主控系統負責環境信息采樣并將信息上傳PC，PC對其分析處理并向下發送控制協議，CCD對環境進行圖像采樣，將圖像數據上傳PC并可視化顯示，圖像處理使工作人員了解管道狀況；執行機構層由各類執行電機組成，驅動機器人執行相應動作。

圖2-1 機器人控制系統架構圖

2.1 系統通信

由于環境信息采集實時性要求高，且圖像信息數據量大，因此上下位機對應設計雙通道通信。主CPU與PC機占用一通道；CCD圖像采集占用二通道；主從CPU SPI通信。兩通道并行通信。

數據以包形式通信，一包數據為16位，高八位為校驗信號，低八位為數據信號。系統接收一包數據，將數據包解析，首先根據校驗信號判斷數據有效性，校驗正確則繼續接收數據，否則返回錯誤校驗信號繼續索要有效數據。數據接收采用中斷方式，提高系統效率。上位機支持通信設備自動識別，人工修改配置參數等，符合實際需求。

自定義數據包協議如下：

2.2 控制策略

機器人無線通信選用ZGBee2410模塊，利用其組建混合網，實現一臺PC同時控制多臺機器人（如圖2-2）。正常狀態每臺機器人與PC單獨通信，若因環境惡劣通信中斷，機器人3秒后自動停止動作進入等待狀態（圖2-2中3號），此時可派出搜救機器人（圖2-2中2號）向丟失機器人發送呼叫信號，直至收到其回應，利用搜救機器人做跳板，實現探測機器人與PC通信。

圖2-2 控制策略架構圖

3 結論

本文設計了一種柔性結構式管道探測機器人，闡述了其工作原理。整套系統遵循模塊化設計原則，各模塊獨立工作亦可自由組合，任何一模塊異常不會級聯整體；柔性式機械形體，可伸縮自適應管徑支撐機構，提高了環境適應力；蝸輪蝸桿傳動機構，打破傳統三電機模式，一個步進電機即可驅動機器人三輪行進，節省成本同時減輕機器人重量；CPU模塊采用主從式控制，低端CPU實現高端CPU功能，節省成本且利于擴展；通信模塊控制協議與圖像數據雙通道通信，控制策略采用ZGBee混合網模式，提高系統可靠性與穩定性。原理樣機經設計方案論證，制作了實物樣機并進行聯機調試，結果表明所設計系統能正常工作。但本設計只是初步完成系統設計架構，面對復雜管道現場環境，未來有待于進一步研究，可向著人工智能、自適應自學習方向發展，將會有較大發展前景。

參考文獻：

[1]張永順.國外微型管內機器人的發展[J].機器人，2000，22（6）：490—520.

篇5

關鍵詞:地鐵隧道;變形監測;管理系統

隨著經濟的發展，越來越多的城市開始興建地鐵工程。地鐵隧道建造在地質復雜、道路狹窄、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心，其安全問題不容忽視。無論在施工期還是在運營期都要對其結構進行變形監測，以確保主體結構和周邊環境安全。地鐵隧道結構變形監測內容需根據地鐵隧道結構設計、國家相關規范和類似工程的變形監測以及當前地鐵所處階段來確定，由規范[1]與文獻[2]知，運營期的地鐵隧道結構變形監測內容主要包括區間隧道沉降、隧道與地下車站沉降差異、區間隧道水平位移、隧道相對于地下車站水平位移和斷面收斂變形等監測。它是一項長期性的工作，其特點是監測項目多、線路長、測點多、測期頻和數據量大，給監測數據處理、分析和資料管理帶來了繁瑣的工作，該項工作目前仍以手工為主，效率較低，不能及時快速地反饋監測信息。因此，有必要開發一套高效、使用方便的變形監測數據管理系統，實現對監測數據的科學管理及快速分析處理。現階段國內出現了較多的用于地鐵施工期的監測信息管理系統[3-4]，這些系統雖然功能比較齊全、運行效率較高，能夠很好地滿足地鐵施工期監測需要，但它主要應用于信息化施工，與運營期地鐵隧道結構變形監測無論是在內容還是在目的上都有著很大的區別和局限性。而現在國外研究的多為自動化監測系統[5-6]，也不適用于目前國內自動化程度較低的地鐵隧道監測。此外，能夠用于運營期并符合當前國內地鐵隧道結構監測實際的監測數據管理系統還較為少見。因此，隨著國內建成地鐵的逐漸增多，開發用于運營期地鐵的變形監測數據管理系統變得越來越迫切。為此，根據運營期地鐵隧道結構變形監測內容[1-2]和特點，以isualBasic作為開發工具[7]，應用先進的數據庫管理技術[8]，以目前較為流行的Access數據庫作為系統數據庫，設計和開發了用于運營期地鐵隧道變形監測數據管理系統，不僅提高了監測數據處理的效率和可靠性，保證了監測數據反饋的及時性，而且在某城市地鐵隧道變形監測中投入應用，取得較好的效果。

1系統的結構

1．1系統數據庫結構

變形監測數據庫用于存儲監測點屬性、監測成果等數據信息，是數據管理系統的基礎。因此，合理的數據庫結構不僅是數據庫設計的關鍵，還有利于系統對數據的管理和高效處理分析?？紤]到變形監測成果的特點，系統數據庫結構設計應不僅能滿足用戶的需要，而且能使系統需求的資源最少，同時還要使數據庫中數據冗余度盡量小，以達到結構合理、易于維護等目的[8]。為此，根據變形監測內容，系統數據庫設計由如下數據表構成。

1) 測段名表:包括測段編號和測段名稱兩個字段。為便于變形監測分析，在監測中將相鄰兩個車站之間的隧道劃分為一測段，并按車站和車站之間的隧道進行編號，測段名稱則根據各個車站或者車站之間隧道的名稱而定，監測點的測段屬性值直接根據其所在測段來取對應的編號值，方便查詢。

2) 監測點屬性表:包括監測點名、測段、車道、具置、里程、材料、布設時間、布設單位、當前狀況、用情況、備注等。其中車道為監測點所在的左、右道或上、下行線;具置指測點所處具體的空間位置，如地面、地下、高架等;當前狀況是指目前監測點的完好情況，也就是可用否;使用情況是指監測時是否使用。

3) 沉降監測成果表:包括編號、監測點名、高程、測期、監測時間、備注等。為了遵守數據庫鍵的唯一性原則和方便查詢，各個測點的每期編號由測期號與監測點名組成，因而表中將不會出現相同記錄，保證了鍵的唯一性[8]。

4)沉降差異點屬性表:除了測段為各個車站編號，其余與監測點屬性相同。

5)沉降差異監測成果表:與沉降監測成果表相同。

6)水平位移監測成果表:包括編號、監測點名、X坐標、Y坐標、測期、監測時間、備注等，測點的編號設置與沉降監測成果表相同。

7)水平位移差異監測成果表:與水平位移監測成果表相同。

8)斷面收斂變形監測成果表:包括編號、監測點名、直徑1、直徑2、測期、監測時間、備注等，測點的編號設置與沉降監測成果表相同。

在以上各表中，第一個字段為主關鍵字，各字段值的類型與字節寬度均按照實際所需的最佳值確定，考慮到測段名的繁瑣和數據庫管理操作的方便迅捷，在數據庫管理時將測段名表與其他各表進行關聯[8]。

1．2 系統的總體結構

根據地鐵隧道變形監測的內容與特點，系統由系統設置、預處理、數據庫管理、在線幫助和退出5個模塊組成，總體結構如圖1所示。

2系統的功能及特點

2．1系統的功能

2．1．1系統設置功能

1)參數設置:設置系統所使用數據庫的地址，實現對地鐵的不同隧道段監測數據庫分別進行管理，同時還可設置顯示計算成果的小數位數等參數。

2)用戶設置:可以添加用戶和更改用戶登錄密碼，防止非系統用戶進入破壞數據，保證監測數據的安全和系統的正常運行。

2．1．2預處理功能

1)觀測資料整理:用戶可以通過系統的接口程序實現系統和外業觀測電子手簿直接相連，下傳原始觀測資料，并對其計算處理，得到觀測成果數據。

2)粗差檢驗:對觀測成果數據進行檢驗，剔除不合格數據，保證監測數據的正確可靠，同時將檢驗后的成果數據錄入到數據庫中。

3)基準點穩定性檢驗:檢驗監測基準點的穩定性，確保監測數據的可靠性。

2．1．3數據庫管理功能

1)數據查詢:包括屬性數據查詢和監測成果數據查詢。查詢屬性數據時，可以先對屬性數據類別和屬性值條件進行選擇，同時系統動態搜索出滿足條件的測點，然后可根據用戶實際需要結合監測成果條件(前后測期、兩期沉降量、兩期沉降速率等)查詢出滿足要求的測點屬性信息，實現對不同類監測點在不同監測成果條件下的屬性值進行查詢。查詢監測成果時，可首先對測點的測段、車道、具置等測點主要屬性值進行選擇，然后再對監測成果的測期、兩期變化量、累積變化量和變化速率等條件進行設置，查詢出滿足用戶要求的測點成果。在查詢出滿足要求的數據后，可導入到EXCEL中進行編輯打印。

2)數據錄入和添加:包括監測點屬性數據錄入添加和監測成果數據錄入添加兩個功能，用于向數據庫錄入添加監測點屬性信息和監測成果數據。設置有手工錄入添加和自動導入兩種方式，前者直接在程序界面上的相應空格中填入數據值，實現逐點錄入;而后者則將文本數據格式或者EXCEL格式的數據自動導入數據庫，實現多點自動導入。添加數據時動態顯示已添加的數據和添加后數據庫中的所有數據信息，添加完成后可以將已添加的數據導入到EXCEL中進行編輯、打印。在錄入添加之前可將所要錄入添加的數據按照預定的格式存儲在EXCEL或記事本中，隨后便可將數據導入到數據庫中。

3)數據修改:考慮到操作的規范性，系統只允許對監測點屬性進行修改。通過查詢所要修改的監測點，對其屬性信息進行修改，同時可以動態顯示數據庫中的監測點屬性信息，方便用戶及時看到修改結果。

4)數據刪除:與數據修改功能相似，通過對數據信息查詢后再進行刪除，刪除前須經確認，然后才能操作，確保準確無誤。

5)數據導出:由于在前述操作中已包括本功能，因此系統中無需再單獨設此功能模塊，避免重復。

2．1．4在線幫助功能

包括幫助目錄與幫助主題搜索兩個功能，用于系統運行過程中的在線幫助，以文本和圖像的形式對系統進行操作說明，并對常見問題作詳細解答。

2．1．5退出功能

退出系統。

2．2系統的特點

1)系統充分利用了先進計算機技術的優勢，克服了傳統的監測數據管理存在的數據查詢繁瑣、處理分析低效等缺陷。

2)系統操作通過窗口和菜單進行，具有界面友好、操作幫助完善等優點。

3)系統可通過接口程序與外業觀測電子手簿相連，下傳原始觀測資料，并進行計算處理，實現測量內外業一體化。

4)經系統處理的數據成果可直接導入到EX-CEL中，充分利用了EXCEL報表制作的優點，滿足了用戶對報表格式多樣性的要求。

5)監測數據通過系統存入數據庫進行管理，使復雜、繁瑣的監測數據管理工作變得簡單易行，如數據的查詢、添加、刪除、導入EXCEL等可通過鼠標單擊直接實現，提高了工作效率。

3 系統的實現與應用

系統采用Windows2000/Me/XP作為操作平臺，以桌面式關系型數據庫ACCESS和面向對象的程序設計語言VisualBasic6。0作為開發工具，通過數據庫引擎(ADO)[7]與數據庫有機的聯系在一起。系統開發采用面向對象的方法，它是根據應用問題所涉及的對象，建立于現實世界的一種軟件開發思想[7]。利用該方法的關鍵是對前端概念的理解，只有當應用領域固有的概念被識別和理解了，才能較好的設計系統的數據結構以及實現其功能。

VisualBasic是一個面向對象的圖形界面應用程序開發環境，利用它可開發面向對象的基于Win-dows的應用程序[7]。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口資源，因而開發應用程序的用戶界面美觀、簡潔。本系統中所使用的菜單、按鈕和結果顯示等功能方式均以模塊化開發實現，有利于系統的后續開發升級。

系統應用過程:首先，按照系統數據庫中數據表的字段格式對車站、區間段和監測點進行統一編號、命名和歸類，并根據實際情況確定測點屬性值，將整理后的測段信息與測點屬性數據錄入數據庫;然后，通過系統的接口程序從外業觀測電子手簿下傳各期原始觀測資料，對其進行預處理后將滿足要求的成果數據錄入數據庫;最后，對監測數據進行管理和處理計算，分析地鐵隧道結構變形情況。該系統在某城市地鐵監測中得到了很好的應用，發揮了較大的作用，實際應用表明:

1) 監測數據管理的效率得到了明顯的提高。應用系統后，數據處理分析所花時間從原先手工進行所需的7d至8d縮短為1d至2d。

2)系統計算準確、成果可靠。

3)系統功能完善，操作簡單，界面友好、美觀。

4　結　論

地鐵隧道結構變形監測數據管理系統是結合地鐵隧道結構變形監測實際情況進行設計和開發的具有較高的實用價值。

1)系統應用了先進的ADO數據庫開發技術實現了數據庫與系統的有機結合，使Access數據庫與VisualBasic語言的優勢得到了最大的發揮，值得類似系統借鑒。

2)通過實踐應用表明該系統功能完善、方便實用、計算準確、數據成果可靠，能夠較好地滿足實際應用需求，大大減少了數據管理工作量，提高了效率。

3)系統中測量內外業一體化的實現為地鐵隧道自動化變形監測系統的開發積累了一定的經驗。

4)系統開發運行的成功為今后地鐵隧道結構變形監測數據處理與分析系統以及地鐵安全監測專家系統的研究開發奠定了基礎。

參考文獻

[1]國家質量技術監督局，中華人民共和國建設部.地下鐵道、輕軌交通工程測量規范[S].北京:中國計劃出版社，2000:64-70.

[2]于來法.論地下鐵道的變形監測[J].測繪通報，2000(5):13-15.

[3]郝傳才.地鐵施工監測信息系統[J].廣東建材，2005(10):83-85.

[4]王浩，葛修潤，鄧建輝，等.隧道施工期監測信息管理系統的研制[J].巖石力學與工程學報，2001(20):1684-1686.

[5]TORYK.Multiple-Surveying-RobotSystemforTunnel DeformationMonitoring[EB/OL].ntu.edu.sg/cee/research/bulletin/2003_2004/pdf/SpatialInfo.pdf.

[6]BASSETT，R.H，KIMMANCE，J.P，RASMUSSEN，C.Automatedelectroleveldeformationmonitoring

systemfortunnels[A].ProceedingsofSPIE-TheInternationalSo-cietyforOpticalEngineering[C]，17thInternationalCon-ferenceonOpticalFibreSensors，London，2005，London:ThomasTelfordServicesLtd，London，

England，2005:168-171.

篇6

由于鋼結構金屬網架下面閑置空間較大，可布設消防管道、給水管道、通風管道、壓縮空氣管道等多種管道，因此，應用鋼結構的廠房，可充分利用其上部閑置空間，節省多余的管道安裝費用，有效節約建筑成本。鋼結構是一種利用率較高的建筑材料，可實現多次回收利用，且安裝過程中不會產生粉塵和噪聲污染，拆卸也比較容易，拆除的金屬構件可直接回收，因此，具有較高的循環利用價值。

二、廠房鋼結構設計準備工作

(一)鋼結構選擇

考慮是否可以采用鋼結構作為廠房主結構之前，設計人員應當首先按照現場實際測量數據，判斷該廠房是否適合鋼結構施工，以及采用鋼結構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構廠房。

(二)鋼結構評估

設計師需要根據實際測量數據建立相應的力學模型，分析鋼結構構件受力情況，預估廠房梁柱支撐斷面參數，最后確定采用軋鋼、H型鋼、槽鋼中的一種或多種。

(三)鋼結構設計綜合分析

確定設計方案后，應當評估廠房鋼結構是否符合施工標準，并反復比對重要設計參數，判斷施工周期是否符合施工要求，分析鋼結構總剪力、結構受力變形情況。

三、廠房鋼結構設計要點

(一)防火設計

鋼結構廠房的防火能力要弱于鋼筋混凝土廠房，鋼結構抗拉強度會隨溫度升高而逐漸降低，甚至出現塑性增大的情況，當環境溫度升高到250℃以上時，鋼結構金屬構件就會產生徐變現象，當溫度達到500℃時，鋼材強度會降到最低值，導致整個廠房坍塌。因此，在進行廠房鋼結構設計時，有必要嚴格按照防火規范，確定廠房發生火災的危險等級，選擇耐火極限符合要求標準的建筑鋼材。廠房鋼結構實踐中，應用最廣泛也是最有效的一種防火方式就是在鋼結構表面涂抹一層防火涂料，以此提高鋼材的耐火極限，當火災發生時，防火涂料可以起到隔熱作用。

(二)協調好鋼結構設計與廠房工藝設計

鋼結構廠房是企業生產中的一個重要區域，如果鋼結構廠房與整個生產模塊的工藝設計不協調，就會影響正常的生產作業。鋼結構廠房與工藝設計的不協調主要表現在:鋼結構廠房墻體厚度和高度不符合工藝設計指標、鋼支架分布情況不合理等。鋼結構的鋼支架分布形式一般有網架、平面桁架、空間桁架、塔桅、索膜、框架等幾種，設計人員需要按照企業的實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。不同的鋼材其結構性能不同，例如，無縫鋼管中含有中空截面，可作為液體輸送管道，圓鋼為實心鋼材，可起到穩定鋼結構的作用。因此，在具體選擇何種鋼材時，需要考慮其與廠房的工藝設計要求是否相符。

(三)重視鋼結構計算過程

鋼結構計算一般采用的是結構設計中的計算程序，計算結果評估是鋼結構設計中的重要組成部分，對不同軟件的計算結果進行對比分析，最終選擇最合適的截面有利于成本的節省。荷載取值時，對于降雪量較大的地區，設計人員應當根據本地區的實際降雪情況，考慮適當增加鋼結構荷載，檢驗荷載最大值是否可以承受最大量的降雪。構件設計時，應充分重視凈截面、長細比這些概念的重要性。連接設計時，應根據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，此時須討論其連接位置是否合理，是否施工方便。

篇7

關鍵詞：問題；結構設計；要點

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

1、道路橋梁結構設計問題的分析

伴隨著我國交通業的高速發展，我國橋梁建設取得了一系成果，也出現了一些弊端，針對這些弊端，需要相關政府部門，加強管理力度，提升其道路橋梁設計水平，有利于日常交通業的順利進行。下面是針對道路橋梁結構設計中出現問題的分析，以方便我們采取積極的措施，解決問題，促進結構設計系統的完善。

1）設計標準不高。鑒于我國道路橋梁設計對于規范標準的要求并不高，一旦在對道路施工進行改造施工時就會不同程度地對道路交通的便利性造成麻煩和留置安全隱患，并且勢必會影響到橋型的美觀。因此，在進行橋梁設計時就必須考慮到這一點，同時綜合現場因素，尤其是在橋梁的主梁或梁側預留一定的空間，以便為橋梁后期可能進行改造施工創造施工空間與條件。

2）管道預留空間不足。每一座橋梁在設計中都需要設置專用的橋梁管道，但是在現實中往往在這一方面得不到充分的重視，導致這一問題出現的原因主要在于現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留空間不足的情況時，則僅僅能夠進行一些擴容處理，將橋梁管道在橋體之外，從而為交通線埋下不便的隱患，同時影響到橋體的美觀。另外，在面對橋梁管道預留空間不足的問題時，可以通過再次開挖的辦法進行相關處理，但是這種處理形式不可避免地會在工程投資建設方面造成嚴重的浪費，并且也會對交通情況造成影響。

3）綠化帶專項防水設計缺陷。我們都知道，橋梁工程也不僅僅是為了滿通使用的功能，在橋體設計美觀上同樣也值得給予總夠的重視。因此，橋梁綠化帶專項防水設計就成為了橋梁裝飾工程的一項必要內容。有關橋梁結構設計工作人員在對擬建橋梁工程展開設計工作時，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，同時在綜合考慮到擬建工程施工現場存在的各種影響因素之后，對設計成果要求具有絕對的橋梁結構使用功用和外形美觀效果。

4）結構設計選型問題。橋梁工程結構選型的問題極為關鍵，不僅需要在結構選型上滿足視距和凈空的要求，外形美觀和合理地結構自重同樣被視為橋梁結構設計的一個基本標準和原則，使得橋梁工程能夠成為城市建設中可實現功能與兼容城市風貌的一道亮麗景觀。然而，實際的設計工作卻出現了嚴重地形式重于實用效果的偏側現象，出現結構選型不合理的問題就很自然了。

2、道路橋梁結構設計要點

道路橋梁結構設計工作設計內容廣泛，本文主要以裝配式簡支橋梁的結構設計要點作論述如下:

1）主梁設計。裝配式簡支梁結構區別于整體式簡支梁結構的突出特點在于可將預制獨立構件進行運輸與吊裝，并且通過現場安裝、拼接制梁。在設計中即可實現對自動化、機械化的施工技術應用，節省部分勞動力和施工原材料，并大幅提高人物力的生產效率，施工過程也不會受到季節的影響，是為采用此種橋梁設計型式的關鍵。主梁結構作為橋梁上部結構的主要承重構件，設計型式通常分為 T 形和箱型兩種，箱型結構主梁僅被應用于預應力混凝土結構梁之中。設計采用箱型結構主梁既需要對主梁結構的間距與片數作要求，主梁間距與片數兩者相互制約，即間距小則片數多、間距大則片數少。而主梁的高度及細部尺寸則需根據相關的荷載計算方法確定，若主梁對稱布置，梁身所受荷載同樣對稱分布，即需以杠桿法進行相關計算，否則即需以偏心受壓進行相關計算。二種情況相同點在于內力取值均以取最大值作為控制設計的標準，但這種內力取值標準不可作為主梁結構各個截面的最不利狀況的受力計算，因為從其計算原理來看，計算結構存在較多的不安全因素。

2）橋臺設計。橋臺結構的設計應主要注重于型式的選擇。裝配式簡支橋梁對于橋臺結構的選擇比較常見的有輕型橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺和埋置式橋臺三種。輕型橋臺結構型式具有體積小的特點，其設計應用可作為一種擋土的翼墻結構。鋼筋混凝土薄壁橋臺可設計將臺身埋置于橋梁護坡中，從設計角度講，既可以減小橋臺結構受到上部荷載的作用力，又可以保證橋臺處的預留空間。但是，從某種程度上分析橋臺前的護坡由于是采用片石混凝土施工作表面防護的一種永久性設施，存在著被洪水沖毀而使臺身的可能，因此，在設計時必須進行相關的強度和穩定性驗算。

3）橋墩型式選擇。裝配式簡支橋梁結構設計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構型式應用較為普遍?？紤]到以往在道路橋梁結構設計中出現的問題，筆者希望在今后的設計工作中應注意對于橋墩結構型式的選擇要極為謹慎，如在巖溶性地帶、樁基礎施工困難地段應根據實地情況避免過多地設計樁基，單柱單樁的設計為宜；而擬建施工現場位于河谷或受到滾石威脅時，則應考慮設計增強橋墩結構的整體抗撞擊能力，亦須單柱單樁設計為宜；對于高位墩柱長橋的情況，則應考慮到橋梁上部結構荷載累積變位的問題，采用雙幅兩柱整體下部構造設計為宜。

4）定線原則。根據給定的起終點，分析其直線距離和所需的展線長度，選擇合適的中間控制點。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，應進行比較確定），然后進行紙上定線。a.在 1:10000 的小比例尺地形圖上在起，終控制點間研究路線的總體布局，找出中間控制點。根據相鄰控制點間的地形、地貌、地質、農田等分布情況，選擇地勢平緩山坡順直的地帶，擬定路線各種可行方案。b.對于山嶺重丘地形，定線時應以縱坡度為主導；對于平原微丘區域（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。最終合理確定出公路中線的位置（定出交點）。

篇8

關鍵詞：建筑工程；地下室結構；設計

前言

由于我國的人口基數較大，如今土地資源日漸短缺，建筑工程有必然會越來越多地向地下轉移發展，并呈現出多層地下室結構的趨勢。但是地下室工程因其特殊的施工環境，具有較強的隱蔽性，在施工過程中，涉及較多的工種，施工工藝較為復雜，容易產生各種質量問題，所以對地下室結構的設計提出了較高的要求。

1.地下室結構設計面臨的難點

地下室工程由于涉及較多工種，施工十分復雜，因此，在建筑工程地下室結構的設計過程中，應該嚴密考量其采光、通風、排水、坑道、管道、防火、使用功能、設備用房、人防要求等各個方面。部分高層建筑群具有大底盤地下室，在使用階段，通常塔樓部分不會出現抗浮問題，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。并且，因為在地下室結構抗浮的設計中，一般只重視其正常的使用狀態，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，會出現抗浮不符合要求，進而破壞建筑物局部的現象。另外，作為一項系統性的工程，地下室工程涉及到材料選擇、施工、設計等多方面的因素，進而導致地下室結構在設計過程中會遇到很多難點。一般來說，地下室結構設計的難點主要集中在外墻結構設計、地下室抗滲、抗浮、抗震設計，結構平面設計等方面。

2.建筑工程中地下室結構設計

2.1地下室的抗滲、抗浮設計

地下室的抗浮設計應充分考慮地下水位的變化。因為在地下室結構抗浮的設計中，一般只重視其正常的使用狀態，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，會出現抗浮不符合要求，進而破壞建筑物局部的現象?；蛘?，大面積整體地下室上面有多棟建筑物，因為地下室本身形狀不規則且面積大，局部地上部分無建筑物，處理難度大，事先需進行嚴密地分析。此外，地下室結構設計應充分考慮抗滲設問題，通常如下幾種方法：將膨脹劑摻入混凝土，補償收縮的混凝土；設置膨脹帶；設置后澆帶；增強鋼筋混凝土自身的抗拉能力。

2.2結構平面設計

在建筑工程地下室結構的設計過程中，應該嚴密考量其采光、通風、排水、坑道、管道、防火、使用功能、設備用房、人防要求等各個方面。例如地下室設計長度若超過規定長度，應配合結構專業，由于變形縫會增加防水處理的復雜性，一般來說，不需要設置或者少設變形縫。為了避免設置變形縫，結構平面設計人員可合理采用地下不設縫、地上設縫、混凝外加劑、設立后澆帶等方式。如果地下室過長，后澆帶的設立無法解決該問題，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，還要設置一些采光通風井，但是為將地上的風力和地震力傳到地面和側壁，避免其對地下室穩定性產生影響，采光通風井應當合理設計。

2.3抗震設計

如果地下室的設計不合理，則會嚴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，這樣才不用對地下室的層數進行計算，而從地面開始計算。應將地下室及其上部結構墻柱協調統一起來。對于地下室的頂板以及室內的外板面標高的變化，若標高的變化超出梁高，就會有錯層產生，此時需要進行相關處理。地下室頂樓是地下室的上部結構，需使用梁板的結構，若是地下室頂板無梁樓蓋，則不能當做上部結構。結構計算需往下計算，直到地下室底板或樓層符合要求，不過剪力墻下端的加強區層數要自地面向上計算，且需包含地下層。

2.4地下室外墻結構設計

通常地下室外墻結構設計應充分考慮荷載、靜止土壓力系數、外墻配筋計算等方面的要求。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、側向力壓力、地面荷載等效靜荷載，豎向荷載分為地下室結果的自重和樓蓋傳重。在工程設計過程中，地震作用、風荷載、豎向荷載通常無法發揮控制作用，垂直墻面水平荷載所產生的彎矩來確定墻體配筋，并且一般只通過墻板彎曲來計算彎曲的配筋，而無需考慮豎向荷載的壓彎作用。應該通過試驗來確定靜止土壓力，若因各種因素，無法進行相關試驗，則粘性土通常取0.6左右，砂土通常取0.4左右。在進行建筑結構設計時，地下室外墻配筋的計算通常根據雙向板，而非按扶壁柱尺寸。扶壁柱的配筋則是根據地下室結構整體的電算分析結果，而非根據外墻的雙向板傳遞的荷載。按照扶壁柱和外墻相互協調的原則，這樣的設計會導致外墻分布筋出現富余、扶壁柱的配筋過少、受力筋的配筋不夠。因此在對地下室外墻進行配筋計算時，對于通過內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，一般按照雙向板進行配筋計算，其他的板塊應根據豎向單向板進行計算。部分外墻的扶壁柱有著較小的豎向荷載，還應當適當增強其內外側主筋。外墻水平分布筋通常要按扶壁柱的截面的尺寸配上外側的短水平負筋進行適當的加強，同時要適當加強的還有地下室結構外墻的轉角處。在對地下室外墻進行計算時，以底板當作外墻嵌固端，并且保持底板的彎矩與其相鄰的側壁底部的彎矩一致，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，其側壁作為懸臂的構件，側壁底部抗彎的能力不能大于外墻底板抗彎的能力。

結束語：

地下室建筑的質量會直接影響到整個建筑物的安全性和穩定性，并且由于地下室建筑涉及較多工種，施工十分復雜。因此，設計人員應該遵循安全和合理的原則，綜合考慮各方面影響因素，進行建筑工程地下室結構設計，以保證其能發揮出最大的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]莊致來，莫勇.地下室結構設計工程中常見問題分析及對策[J].中國新技術新產品，2010，11（09）：126-127.

[2] 黃慧敏.房屋建筑工程中地下室結構設計施工監理[J].城市建設理論研究（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構設計探析與施工監理[J].中國房地產業，2011，13（03）：102-103.

篇9

【關鍵詞】監測系統;主控板;結構設計;數據采集

1.引言

在原油輸送過程中，管道經由多年凍土區，輸油管道中原油溫度會影響管道周圍多年凍土區土壤的溫度場，引起復雜的地質災害問題，如凍脹、融沉、水土流失、邊坡失穩等，對管道安全造成威脅，嚴重影響原油的運輸。其中，不穩定斜坡是凍土區管道面臨的最大威脅，極有可能造成斜坡底部管道發生屈曲褶皺變形。論文通過對凍土區斜坡失穩機理、形成過程及斜坡監測技術的分析，討論了凍土區斜坡穩定性安全監測系統的結構設計。

管道的較大形變容易引起管道的斷裂和泄露，同時由于凍土層微小的溫度都會影響到石油管道的安全傳輸，所以要求監測系統具有±0.2℃的溫度測試精度，并具有長期穩定性。在選擇元器件時不僅要求各個器件達到所需精度，還要分析元器件組合的總精度。另外，由于監測儀器是在野外安裝使用，環境比較復雜，而溫度對于系統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。但大多數元器件工作溫度在低于零下25度以上，所以需要對系統板進行保溫處理。保溫處理雖能在一定時間內保證器件正常工作，但為了滿足系統低功耗及工作長期穩定性，在選擇元器件時，需選擇溫度范圍較寬且溫度較低也能正常工作的器件。

2.系統各功能模塊結構設計

2.1 主控板結構設計

在滿足低功耗、高精度及高低溫適應的原則下，主控芯片選用Atmel公司ATmega128L芯片，時鐘芯片選用美國DALLAS公司推出的性能比較高的DS1302，數字溫度傳感器選較常用的DS18B20，存儲芯片選用Atmel公司推出的大容量串行數據Flash存儲器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，在主控板預留LCD1602的接口，在調試結束后可拔掉顯示屏以降低功耗。整個主控板模塊中DS1302確定數據的定時發送，AT45db161芯片將各個溫度傳感器收集的信息進行存儲。ATmega128L具有兩個可編程的串行UART，ATmega128L通過其中一個串行UART，以尋址的方式與數據采集模塊中的AT89C51進行通信，控制多個數據采集模塊中的一個進行溫度采集。另一個串行UART與GSM模塊進行通信，將采集的數據以短信形式發送至目標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成，為系統提供穩定的直流電壓。

2.2 數據采集模塊結構設計

數據采集模塊在選用各芯片時，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位比較合適的由美國STC公司推出的52內核單片機，A/D轉換芯片選擇具有4通道單獨輸入的ADS8341。采集模塊各芯片布置如圖2所示。由于系統需要測量30個點的溫度，既需要40個溫度傳感器。一個ADS8341有4個通道，能夠連接4個溫度傳感器，圖2中包含3個ADS8341，能夠連接12個溫度傳感器。所以，在整個數據采集部分，要完成數據的正確采集需要有4個同類型的采集模塊。

圖1 主控板框圖

圖2 數據采集模塊框圖

2.3 數據遠程通信系統設計

數據遠程通信系統主要由GSM通信模塊、上位機系統、下位機系統等組成，如圖3所示。下位機系統將數據信息通過GSM模塊1以短信方式發出，經過全球無線移動通信網絡（GSM網絡）將數據發送給GSM模塊2。上位機軟件將短信從GSM模塊2中讀取，并進行計算、分析及顯示。當需要對下位機系統進行設定時，上位機軟件通過GSM模塊2以短信形式將命令發出，經過全球無線移動通信網絡將命令發送給GSM模塊1，下位機系統通過GSM通信模塊1接收來自上位機的命令。

圖3 數據遠程通信系統框圖

3.主控板電路設計

根據上面所確定的主控板系統結構，對主控板硬件電路進行設計。主控芯片ATmega128L是一款基于AVR RISC結構的低功耗CMOS8位微控制器。具有片內128KB的程序存儲器（Flash）、4KB的數據存儲器（SRAM）和4KB的EEPROM，有8個10位ADC通道、2個8位和2個16位硬件定時/計數器、8個PWM通道。與ATmega128A相比，ATmega128L具有較寬的供電電壓（2.7～5.0V），實際應用中，可選擇3.3V的供電電壓以降低系統功耗。

ATmega128L的時鐘源可以選取外部晶體振蕩器、外部RC振蕩器、內部RC振蕩器等方式。其時鐘源的選擇可通過JTAG編程、ISP編程等方式對ATmega128L的內部熔絲位來設定。為了降低系統主控板與采集板數據通信中的誤碼率，ATmega128L的晶體振蕩器頻率選用7.3728MHz，以產生精準的9600bps波特率。

4.主控板及采集模塊的PCB板設計

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

圖4 系統實物圖

5.結論

通過對系統硬件需求分析，對系統的主控板模塊及采集模塊進行設計，同時對各個模塊中所需的元器件按系統所需性能及低功耗要求進行選擇，并對各個元器件功能、參數進行介紹。在硬件設計中不僅對各個元器件的電路連接進行詳細設計，同時考慮到供電問題，并對各模塊電源供電進行詳細設計，最后根據使用性將設計電路出PCB板。

參考文獻

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

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

[3]靳其兵，田野，謝祖榮.單片機數據采集卡及其實時多任務機制的實現[J].自動化儀表，2002（6）：33-37.

篇10

【關鍵詞】移動式；靜態腐蝕；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、生產過程中，經常需要對一些試驗件件進行靜態腐蝕試驗，即將試驗件放置在裝有工作介質的裝置內，觀察其是否與工作介質發生反應。如果建造一套專用的固定式的靜態腐蝕試驗裝置，不但提高了試驗成本，耗費時間長，而且影響了相關科研和生產工作的進展，并且建造的試驗臺將會長期占用試驗場地，造成試驗場地空間的浪費。為了克服現有技術中存在的缺點，因此提出設計移動式腐蝕試驗裝置。

1 設計條件

移動式靜態腐蝕試驗裝置要求結構簡單、操作安全可靠、使用方便靈活且可用于多個試驗系統；可對多種試驗件分別或同時開展靜態腐蝕試驗，要求試驗期間互不影響；要求能觀察試驗件是否與工作介質發生反應及反應后的變化情況；要求具有溫度調節功能，滿足多種工質與多種試驗件反應所需的溫度要求。

2 結構設計

2.1 整體結構設計

移動式靜態腐蝕試驗裝置，包括小車、反應容器、不銹鋼管道、閥門、金屬軟管、循環水管道等。反應容器固定在小車上，反應容器與閥門間通過金屬軟管連接。移動式靜態腐蝕試驗裝置結構示意圖如圖1所示。

圖1 可移動式靜態腐蝕試驗裝置結構示意圖

1.小車；2.小車車輪；3.小車底板；4.小車拉手；5.反應容器；6.不銹鋼管道；

7.不銹鋼金屬軟管；8.手動真空閥門；9.壓力測點；10.支架；11.進水管；12.回水管

小車車輪要有一定的承重強度；小車底板的鋼板要有一定厚度，達到硬度和水平度的要求。小車底板上焊有固定不銹鋼管道、進水管和出水管的支架。反應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；反應容器與小車底板間非焊接連接，可根據需要隨時拆卸。反應容器的個數可根據試驗的需求而定。通過手動真空閥門截斷和連通氣路，每個反應容器前均裝有兩個手動真空閥門，可保證每個反應容器與其它反應容器及外部系統可靠截斷料，避免反應容器間交叉反應且保證了各反應容器可單獨充料、抽料。

2.2 反應容器結構設計

反應容器是移動式靜態腐蝕試驗裝置的重要部件，其結構設計合理才能滿足功能要求[1]。反應容器縱向側剖如圖2所示。

圖2 反應容器縱向側剖圖

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.進水嘴；9.出水嘴；10.螺栓孔

反應容器用于放置試驗件，試驗前需要對反應容器表面鈍化處理[2]。反應容器結構說明及達到的功能：

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，使反應容器達到密封要求。試驗在其內部與工作介質反應時，保證了反應容器內氣體不泄露到外部環境，外部空氣不能漏入反應容器內[3-4]。

2）通過拆卸螺栓、螺母，可使反應容器打開?？稍谠囼炃胺胖迷囼灱约霸囼灪笾庇^觀察試驗件的變化情況。

3）反應容器上設計有DN3閥座，與上蓋法蘭焊接連接，用于連接DN3手動真空閥門，閥門另一端接壓力計，可監測反應容器內壓力，通過壓力變化可間接觀察反應容器內試驗件是否與工作介質發生反應及反應速率。

4）反應容器周圍設計有水套，水套與筒體焊接連接。水套上設計有進水嘴和出水嘴，分別與進水管和回水管連接。能通過調節循環水溫度來控制反應容器內溫度，保證試驗件與工作介質反應所需的溫度。

5）反應容器上設計有快速接頭，與上蓋法蘭焊接連接，可用于連接手動調節閥或不銹鋼軟管。

2.3 密封結構設計

移動式靜態腐蝕試驗裝置是由多個部件連接組成，連接部位良好密封是該裝置安全可靠應用的關鍵。反應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構形同），采用中間壓緊定位環固定好的O型橡膠圈，周圍再用夾鏈夾緊的型式密封。兩種密封結構設計，密封性能均良好。真空檢驗達標，達到裝置設計要求，滿足試驗研究需要。

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；3.O型橡膠圈；4.夾鏈

3 移動式靜態腐蝕試驗裝置應用

移動式靜態腐蝕試驗裝置與充料系統、抽料系統通過金屬軟管連接，該裝置應用示意圖如圖4所示。

圖4 移動式靜態腐蝕試驗裝置應用示意圖

結合移動式靜態腐蝕試驗裝置應用示意圖，對該裝置應用操作流程進行詳細說明：

（1）將移動式靜態腐蝕試驗裝置與充料系統、抽料系統、循環水系統連接。檢查隔斷儲氣罐、尾氣回收罐，依次連通真空泵組，冷凍容器（至少提前1個小時向冷凍容器內加入冷媒）和各反應容器，開始抽空。抽至合格后，檢查管道連接接口及各反應容器密封處有無漏點。

（2）如系統無漏點，斷開抽空系統，即斷開尾氣回收罐、冷凍容器和真空泵組。連通儲氣罐和各反應容器，通過控制儲氣罐后閥門來調整飯廳容器內壓力至預設值，然后斷開儲氣罐，用工作介質鈍化各反應容器。

（3）鈍化結束后，各反應容器內鈍化后氣體經過冷凍容器抽空。抽空合格后，斷開抽空系統并將各反應容器用氮氣破空至大氣壓。打開反應容器放入試驗件，連通抽空系統繼續抽空。

（4）抽空合格后，斷開抽空系統，連通充氣系統，分別給各反應容器內通入工作介質至預設壓力。然后斷開充氣系統并封閉各反應容器，同時通入發生反應所需溫度的循環水。觀察各反應容器內壓力變化情況。如壓力有變化，說明試驗件與工作介質發生反應。反應容器內壓力基本不再變化后，抽空反應容器內氣體，然后重新充入工作介質，直至試驗件與工作介質充分反應。

（5）試驗結束后，抽空反應容器內氣體，用氮氣破空，打開容器觀察試驗件腐蝕情況。然后封閉各反應容器、斷開充料系統、抽料系統及循環水系統，可將移動式靜態腐蝕試驗裝置移至其它需要的系統。

4 結束語

移動式靜態腐蝕試驗裝置結構簡單、使用方便靈活并可用于多個試驗系統，避免再建固定式靜態腐蝕試驗系統，節約了成本和時間；移動式靜態腐蝕試驗裝置合理的結構設計，使得操作安全可靠；反應容器獨特的設計，使移動式靜態腐蝕試驗裝置滿足試驗要求。嚴格的密封結構設計，裝置經過歷時一年、多次的靜態腐蝕試驗實踐考核，無故障發生，裝置穩定可靠，為靜態腐蝕試驗研究順利開展打下了基礎。

【參考文獻】

[1]范祖堯，胡宗武，徐履冰，等.非標準機械設備設計手冊[S].北京：機械工業出版社，2003.

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