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板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计

板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计
板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计

收稿日期:2004-03-02.

第一作者简介:刘晓星(1962~),男,硕士,副教授.主要研究方向:模糊优化设计,轧制工艺学.

E -mail :kindsh36@https://www.wendangku.net/doc/4f19044736.html,.

板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计

刘晓星,张海兵,潘琦英

(昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650031)

摘要:研究了目前板带热连轧轧制变形规程设计方法及在该领域中的应用状况,分析并建立了

以能耗最低、负荷分配最均衡及板形质量最优的多目标优化模型,并运用模糊学的理论和方法对板带热连轧轧制变形规程多目标优化问题进行了求解.最后以某六机架热连轧机为例,对常规轧制,各单目标优化轧制以及模糊多目标优化轧制的轧制变形规程进行了分析比较,结果表明了该方法的有效性.

关键词:轧制变形规程;热连轧机;模糊理论;多目标优化中图分类号:TG331文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2004)06-0035-04

Multi -Object Fuzzy Optimization Design of Rolling

Deforming Schedule on H ot Continuous Rolling Strip

LIU X iao 2xing ,ZHAN G Hai 2bing ,PAN Qi 2ying

(Faculty of Mechanical and Electrical Engineering ,K unming University of Science and Technology ,K unming 650093,China )

Abstract :The characteristics of rolling deforming schedule on hot continuous rolling strip and the application on optimization method in this field are studied.The mathematical model of multi -object optimization for minimiz 2ing energy consumption balancing load and best profile on it is established.The problem of multi -object opti 2mization is solved by fuzzy theory and method.With the example of a six -hot continuous rolling strip ,the de 2forming schedule of the common rolling ,the single -object optimization design and the multi -object fuzzy opti 2mization design are compared with each other ,thus proving the effectiveness of the method.

K ey words :rolling deforming schedule ;hot continuous rolling strip ;fuzzy theory ;multi -object optimization

0引言

目前,在生产中制定的热连轧板带轧制变形规程一般情况下是以经验法为主,即按一般的原则依照经验分配各道次的压下率,进而确定其速度制度、温度制度、张力制度和辊型制度.虽然能满足生产要求,但所选的参数不一定是最佳的.而优化设计的轧制变形规程,是根据实际生产条件,由设计者选择优化目标并归纳为最优化的数学模型,通过适当的计算方法求解得出目标函数的最优值及相应的设计变量(参数).由于单一目标的优化结果对实际生产而言会产生很多不利因素,因此在实际生产中,追求的目标往往不是单一的,而是多个目标的综合,但有时候这些目标之间是矛盾的,例如优质、高产、低消耗是带钢热连轧生产追求的多个目标,这些目标之间往往是矛盾的.采用加权系数法的多目标优化模型,在一定程度上解决了轧制规程多目标优化设计问题,但由于加权系数难于客观确定,人为主观因素太多,所得优化结果仍不能令人满意.本文通过热连轧轧制理论的研究,建立了相应的轧制变形规程的多目标模糊优化模型,并运用模糊学的理论和方法,获得了模糊多目标轧制规程优化的最优解.通过算例研究分析,所确定的轧制规程证明了该方法的有效性和实用性.

第29卷第6期2004年12月

昆明理工大学学报(理工版)

Journal of K unming University of Science and Technology (Science and Technology )Vol.29 No 16 Dec.2004

1热连轧轧制规程多目标优化模型的建立

1.1目标函数和设计变量

轧制变形规程优化的目的应该是使轧制过程处于最佳状态,实现低能耗并充分发挥轧机的生产能力,并确保产品质量,假设有n 架机处于热连轧状态,其目标函数有以下几种:

(1)轧制能耗的目标函数

F 1=

∑n

i =1

W

i

(1)

式中W i 为各轧制道次的能耗.在轧制条件一定时,即原料与产品尺寸、钢种、辊径、轧制温度、轧制速度、张力等条件一定时,各机架的轧制能耗的总功率与压下量有关.

用轧制力矩表示的热连轧轧制能耗为[1]:

W i =1.03M i n i

(2)

式中M i 、n i 分别为第i 机架轧制力矩和轧辊转速.

(2)等相对负荷目标函数[1]

该目标函数是按各设备主电机容量大小,使之相对负荷均衡,这对挖潜设备能力和提高生产率带来益处.

F 2=

∑n

i =1

(N

i

-N ′i )

2

(3)

式中N i 、N ′i 分别表示第i 机架(设备)主电机额定功率和实际功率,N ′i =λ

N i ,λ为负荷因数.(3)板形良好的目标函数

良好的板形是指在辊型制度的一定的情况下,保证轧制前后断面必须几何相似,在一定轧制条件下,影响这种状态的因素就是轧制压力[2].因此定义为保证板形良好的目标函数为:

F 3=

∑n

i =1

(p

i

-p 0pi )2

(4)

式中p i 、p 0pi 分别为第i 机架的实际轧制压力和能获得良好板形的轧制压力.

(4)设计变量

热带连轧机轧制制度的优化设计应为在满足各种约束条件下,为一个或多个目标合理地确定压下制度、速度制度及张力制度,也可以在特定的一些制度下通过优化设计的方法确定另外一些制度,因此设计变量可以是各道次压下量、各道次之间的张应力、速度等,或者是其中的一部分,总之,要根据实际情况和

要求来确定设计变量.1.2约束条件

热带连轧机的约束条件可分为设备因素约束条件和工艺因素约束条件两大类.设备因素的约束条件有

p i ≤[p i ](5)M i ≤[M i ](6)N i ≤[N i ]

(7)

式中p i 、M i 、N i 为各道次轧制压力、轧制力矩与轧制功率;[p i ]、[M i ]、[N i ]为各道次(设备)的许用轧制压力、轧制力矩和轧制功率,由设备的强度条件确定.

工艺因素的约束条件有:

εi min Φεi Φεi max

(8)n i min Φn i Φn i max (9)S i min ΦS i ΦS i max

(10)

63昆明理工大学学报(理工版) 第29卷

式中εi 、n i 、S i 分别为各道次压下率、轧辊转速和张力;εi min 、n i min 、S i min 及εi max 、n i max 、S i max 分别为各道次允许的最小和最大的压下率、转速与张力,由工艺条件确定.1.3数学模型

热连轧带钢的数学模型有以下几种:

(1)轧制压力模型(Sims )[3]

P =BL ′c Q p K

(11)

式中:P —轧制压力;B —轧件轧制前后的平均宽度;L ′c —考虑轧辊弹性压扁后的变形区长度;Q p —外摩

擦(应力状态)影响系数;K —系数,由经验公试按K =1.15σ计算,σ为高速高温下的材料变形阻力.

(2)轧制力矩模型(根据轧制力得)

M =2PL ′c Ψ

(12)

式中M 为轧制力矩,Ψ为力臂系数.

(3)前滑模型

连轧过程必须遵从金属秒体积流量相等的原则,对相邻两架轧机的速比关系要求十分严格.因此要考虑各架次的前滑因素,第i 架轧机的轧辊速度为[2]:

v i =

V s

h i (1+S hi )

(13)

式中:V s —轧件单位宽度上的金属秒体积流量;h i —第i 架的出口厚度;S hi —第i 架的前滑,按E ?Fink 公式计算[3]:

S hi =

(1-cos γi )(D i cos γi -h i )

h i

(14)

式中:γi —第i 道次的中性角;D i —第i 道次的轧辊直径.

(4)温降模型

第i 机架到第i +1机架的温降为[2]:

Δt i =t i -t i +1=t 0K a

L i ,i +1h n V n

式中:t 0—连轧入口温度;K a —系数,可由实测或计算确定;L i ,i +1—i 和i +1机架间的距离;h n ,V n —成品

厚度和末架出口速度.

2模糊优化过程

由上述获得的热带连轧机轧制规程的多目标优化模型为:求(x 1,x 2,…,x r )T ,使min (F 1,F 2,F 3)并满足各种约束条件:

g u (x )Φ0

(16)

式中,x i 为各设计变量;F i 为各目标函数;g u (x )为转化后的各种约束函数.

运用模糊理论和方法求解上述多目标优化模型的步骤为[4]:

(1)按普通单目标优化方法在可行域内求出各目标的最优值F ″i 和最坏值

F ,显然应该有F 3i ΦF i Φ F i

(17)

(2)将各最优解模糊化,构造出其隶属函数:

N i (x )=[

F i -F i F i -F 3

i ]

q

(18)

式中,q 为非负数, N i (x )∈[0,1],当F i 为最优值时, N i (x )取1;当F i 为最坏值时, N i (x )取0.

(3)引入辅助变量α将多目标问题转化为单目标问题,即求(x 1,x 2,…,x r ,α)T ,使max α,并满足各约

束条件:

g u (x )Φ0

(19)

7

3第6期 刘晓星,张海兵,潘琦英:板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计

N i(x)Εα(20)

表1 各种轧制变形规程参数对比表

T ab.1 Parameter comparison table in different rollings

项 目

机 架

123456

常规轧制厚度/mm2414.889.97 6.98 5.58 4.63 4.07压下率/%383330201712

压力/kN178551485713671767364684067

功率/kW39593690386219081619902

温度/℃950942932922902882866指标F1=15940F2=3162F3=7236

按F1优化轧制厚度/mm2415.3810.547.71 5.95 4.80 4.07压下率/%363127231915

压力/kN162581376911427949680565998

功率/kW341132232856246621401522

温度/℃950940928914897879867指标F31=15618F2=3326F3=14693

按F2优化轧制厚度/mm2416.5611.928.82 6.02 5.1 4.07压下率/%312826252320

压力/kN150861308511213990088636925

功率/kW319731452834260323861791

温度/℃950943935924901880868指标F1=15956F32=2802F3=11073

按F3优化轧制厚度/mm2414.889.827.17 5.88 4.87 4.07压下率/%383427181716

压力/kN167031441911426840076206194

功率/kW353634622887221320561606

温度/℃950942931923900885867指标F1=15760F2=3169F33=4781

按模糊化轧制厚度/mm2415.8410.937.65 5.744/53 4.07压下率/%343130252111

压力/kN158001376912044990084695136

功率/kW334631083042260322811337

温度/℃950941931920899881866指标F1=15717F2=3084F3=9802

上式为一单目标普通优化设计模型,相应于α最大的一组解(x31,x32,…,x3r,α3)T即为所求的多目标模糊优化解.

3算例分析

某六机架热连轧带钢轧机,工作辊径为<640mm,轧机机架间距为5800mm,主电机功率为3700kW,允许轧制压力为23520kN,开轧温度为950℃,成品速度5.9m/s.来料厚度24mm,成品为1100mm×4.07mm.

表1为常规轧制规程与按能耗最小目标(F1)、按等相对负荷目标(F2)、按板形良好目标(F3)的单目标的优化轧制变形规程以及按模糊多目标(F1、F2、F3同时考虑)的优化轧制变形规程的结果对比,优化计算中各道次压下率按1%离散取值,温度按1℃离散取值,离散范围由约束条件确定,单目标模糊化后的隶属函数中取q

=1

2

,辅助变量α=0.8.

由表1可见:

(1)多目标模糊优化结

果与常规轧制相比较,能耗降低了1.4%,负荷均衡程度也有所改善,板形控制略有不足;

(2)与按F1单目标优化比较,虽然能耗有所增加,但各机架的能耗分配以及板形控制都要好得多;

(3)以按F2、F3单目标优化结果比较,能耗分别降低了1.5%和0.3%,其他指标除了单目标针对的指标外,都有所提高.

总之,单一目标的优化结果除其针对的目标外,其他目标效果都很差,因此从综合效果来看,模糊优化结果比常规轧制和按F1、F2、F3单目标优化的几种轧制方案更具优越性,所得结果具有实际意义并令人满意.

4结论

(1)通过轧制规程的优化设计能使热轧生产的规程更具科学性,避免了靠经验来确定的人为主观因素太多的轧制规程,它能提高生产率、降低能耗、挖潜各机架的设备能力、保证产量质量等;(下转第58页)

5结束语

在国家计划委员会高科技产业化基金的资助下,自主开发了具有开放式控制系统的拆垛、码垛SCARA机器人,且已在某卷烟厂得到了实际应用.该机器人机械结构设计合理,控制系统的硬件和软件具有较高开放性.除了用于拆垛、码垛以外,还可以广泛用于物流自动化行业中的物料搬运、分拣等方面,具有广阔的市场前景.此外,由于该机器人的控制系统具有较好的可扩展性和兼容性,因此极易扩展、移植用于其余类型的机器人,数控机床等自动化设备.

参考文献:

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[3]彭韬,周学才.基于国产MCT8000运动控制卡的开放式结构机器人控制系统[J].制造业自动化,2001,23(2):65~67.

[4]戴齐,姚先启.机器人程序设计语言[J].机器人1997,19(5):390~399.

(上接第38页)

(2)单一的目标来优化轧制规程会对生产产生很多不利因素,因此对于复杂的热连轧过程应采用多目标优化模型;

(3)模糊学的理论和方法为解决热轧轧制变形规程的多目标优化设计问题提供了一条有效的解决途径,它避免了加权系数法组合的多目标优化问题的人为因素,可以获得令人满意的综合效果.

参考文献:

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[4]王彩华,宋连天.模糊论方法学[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.121.

(上接第45页)

3)功能梯度材料的钼-钛区以穿晶解理断裂为主,同时由于钼-钛区存在固熔体,使塑性较好的β-Ti分布在边界上,因而在其颗粒边界发生韧性断裂;

4)功能梯度材料的富钛区完全是穿晶解理断裂,是典型的脆性断裂.

参考文献:

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轧制变形与工艺基础分析

第一节轧制变形基本原理 1、金属的塑性变形与弹性变形 1.1 影响金属热塑性变形的主要因素 影响金属热塑性变形的因素,有金属本身内部因素和加热等外部条件。 1)钢中存在碳及其他合金元素,使钢的高温组织,除有奥氏体外,还有其他过剩相。这些过剩相降低钢的塑性。钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素,钢中的硫能使钢产生热脆。 2)影响热轧时塑性变形的外部条件有加热介质和加热工艺,对碳钢而言,当变形条件相同时,变形金属的化学成分及组织结构不同,温度对塑性的影响也不同,如图1-2-1。图中I、II、III、IV表示塑性降低区域(凹谷);1、2、3表示塑性增高区域(凸峰)。I区中钢的塑性很低;II区(200-400℃)——“蓝脆”区中,钢的强度高而塑性低;III区(850-950℃)——相变温度区又称“热脆”区,钢通常一个相塑性好,另一个相塑性较差;IV区接近于钢的熔化温度,钢在该区加热时易发生过热或过烧,这时钢塑性最低。所以,碳素钢热加工时的最有利的温度范围是 1000-1250℃。对合金钢而言,加 热介质尤为重要。镍含量达2-3% 以上的合金钢,在含硫气氛中加热 时,硫会扩散到金属中,并在晶界 上形成低熔点的Ni3S2化合物,因 而降低了金属的塑性。含铜超过 0.6%的钢,有时甚至是含铜 0.2-0.3%的钢,如在强氧化气氛中 图1-2-1 碳素钢塑性曲线 较长时间的高温加热时,由于选择 性氧化的结果,在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富铜合金,这层合金在1100℃时熔化并侵蚀钢的表面层,使钢在热轧加工时开裂。 3)热轧温度选择不合适,也会给金属带来不良的影响。当终轧温度过高时,往往会造成金属的晶粒粗大;若终轧温度过低时,又会造成晶粒沿加工方向伸长的组织,并有一定的加工硬化。在这两种情况下,金属的性能都会变坏。所以,合理控制金属的热轧温度范围,对获得所需要的金属组织和性能,具有重要意义。 1.2 金属的弹性变形 金属晶格在受力时发生歪扭或拉长,当外力未超过原子之间的结合力时,去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态,也就是说未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。多晶体发生弹性变形时,各个晶粒的受力状态是不均匀的。 2、轧制过程

地基基础工程事故分析与处理

地基基础工程事故分析与处理 【摘要】在我国建设工程房屋建筑工程中,随着我国经济建设的发展,全国各地都在兴建各类工厂企业、商业大厦、宾馆饭店、多层与高层住宅等建筑工程。然而在建筑的同时许多建筑在后期却出现质量的问题,基础工程是房屋的的根本,一旦基础出现问题将会导致墙体出现不均匀沉降严重视时楼体将会发生倒塌。本文分析了地基基础工程事故发生的一些因素及原因,提出了相应的防止办法,同时列举了实例加以说明。 【关键词】地基基础;工程事故;地基变形;处理方法 随着我国经济建设的发展,各种现代化的建筑如雨后春笋般出现,确保和提高建筑工程质量就显得尤为重要。而在建筑物使用过程中,由于基础问题最常见的是基础的不均匀沉降从而导致建筑物倾斜、墙体和楼盖的开裂、影响使用和建筑物的耐久性、有碍观看并使人有不安全的则屡见不鲜。在建筑结构的设计和施工过程中,基础工程是房屋建筑工程的关键,一切工程事故的发生可以说是基础工程在勘察的过程中,往往因为勘察不到位勘察未进行到持力层部位,从而设计图纸导致基础无法支撑主体结构造成工程事故。 国内外建筑工程事故调查表明多数工程事故源于地基问题,如若建筑场地地基不能满足建筑物对地基的要求,造成地基基础工程事故,地基基础工程事故发生可能是因勘测、设计、构造、制造、安装与使用等因素相互作用引起的。而这些因素中。某些因素引起突发事故。另一些因素可能导致消耗性逐渐发生的事故,从安全上讲,突发事故是危险的。所以,研究并探讨地基基础工程事故发生的原因,更具有普遍性、地方性和经验性,对每一个事故分析后得到的经验,并采取有效的防治措施,是我们值得重视的问题。 1、建筑物对地基的要求 1﹒1地基承载力或稳定性问题 地基承载力或稳定性问题是指地基在建(构)筑物荷载(包括静、动荷载的各种组合)作用下能否保持稳定。若地基承载力不能满足要求,在建(构)筑物荷载作用下,地基将会产生局部或整体剪切破坏,影响建(构)筑物的安全与正常使用,甚至造成建(构)筑物的破坏。天然地基承载力的高低主要与土的抗剪强度有关,也与基础形式、大小和埋深有关。边坡稳定也属于这类问题。 1﹒2沉降、水平位移及不均匀沉降问题 在建(构)筑物的荷载(包括静、动荷载的各种组合)作用下,地基将产生沉降、水平位移以及不均匀沉降。若地基变形(沉降、水平位移、不均匀沉降)超过允许值,将会影响建(构)筑物的安全与正常使用,严重的将造成建(构)

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冷轧钢管变形原理 关于冷轧管轧管过程、变形和应力状态、瞬时变形区、滑移和轴向力、轧制力等的基本理论。 二辊式冷轧管机的轧管过程二辊式冷轧管机工作时,其工作机架借助于曲柄连杆机构作往复移动。管子的轧制(图1)是在一根拧在芯棒杆7上的固定不动的锥形芯棒和两个轧槽块5之间进行的。在轧槽块的圆周开有半径由大到小变化的孔型。孔型开始处的半径相当于管料1的半径,而其末端的半径等于轧成管2的半径。 图1二辊式冷轧管机 1-管料;2-轧成管;3-工作机架;4-曲柄连杆机构;5-轧槽块 6-轧辊;7-芯棒杆;8-芯棒杆卡盘;9-管料卡盘;10-中间卡盘;11-前卡盘 在送进和回转时,孔型和管体是不接触的,为此,轧槽块5上在孔型工作部分的前面和后面,分别加工有一定长度的送进开口(半径比管料半径大)和回转开口(半径比轧成管的半径大)。在轧制过程中,管料和芯棒被卡盘8、9夹住,因此,无论在正行程轧制或返行程轧制时,管料都不能作轴向移动。 工作机架由后极限位置移动到前极限位置为正行程;工作机架由前极限位置移动到后极限位置为返行程。 轧制过程中,当工作机架移到后极限位置时,把管料送进一小段,称送进量。工作机架向前移动后,刚送进的管料以及原来处在工作机架两极限位置之间尚未加工完毕的管体,在由孔型和芯棒所构成的尺寸逐渐减小的环形间隙中进行减径和管壁压下。当工作机架移动到前极限位置时,管料与芯棒一起回转60。~90。。工作机架反向移动后,正行程中轧过的管体受孔型的继续轧制而获得均整并轧成一部分管材。轧成部分的管材在下一次管料送进时离开轧机。

图2多辊式冷轧管机 1-柱形芯棒;2-轧辊;3-轧辊架;4-支承板;5-厚壁套筒;6-大连杆;7- 摇杆;8-管子 多辊式冷轧管机的轧管过程多辊式冷轧管机轧制管材时见(图2),管子在圆柱形芯棒1和刻有等半径轧槽的3~4个轧辊2之间进行变形。轧辊装在轧辊架3中,其辊颈压靠在具有一定形状的支承板(滑道)4上,支承板装在厚壁套筒5中,而厚壁套筒本身就是轧机的机架,它安装在小车上。工作时,曲柄连杆和摇杆系统分别带动小车和装在工作机架内的轧辊架作往复移动。由于小车和轧辊架是通过大连杆6和小连杆分别与摇杆7相联结的,所以当摇杆摆动时,轧辊与支承板便产生相对运动。当辊径在具有一定形状的支承板表面上作往复滚动时,轧辊和圆柱形芯棒组成的环形孔型就由大变小,再由小变大地作周期性改变。当小车走到后板极限位置时,送进一定长度的管料并将管体回转一个角度。为了降低返行程轧制时的轴向力以防止两根相邻管料在端部相互切入,一般管料的送进和管体的回转,是当小车在后极限位置时同时进行的。当小车离开后极限位置向前移动时,孔型逐渐变小,进行轧制,在返行程轧制时获得均整。 冷轧管时金属的变形和应力状态以二辊式冷轧管机轧管为例,在轧管过程中金属的变形过程如图3所示。送料时工作锥向轧制方向移动一段距离m(送进量),相当于管料的Ⅰ-Ⅰ截面移动相同的距离到了Ⅰ1-Ⅰ1,位置,Ⅱ一Ⅱ的截面移动同一个距离m到了Ⅱ1一Ⅱ1位置(图3a)。由于在管料送进的时候,工作锥的内表面脱离了芯棒的表面,两者之间形成了一个间隙c,所以,当工作机架前移,工作锥变形时,在变形区中先是减径,然后是压下管壁(图3b),而且在变形和延伸的过程中,工作锥内表面与位于轧槽块前的芯棒之间的间隙不断增大。同时,工作锥的末端截面移动到Ⅱx一Ⅱx位置。

轧制变形基本原理

1 第四章 轧制变形基本原理 金属塑性加工是利用金属能够产生永久变形的能力,使其在外力作用下进行塑性成型的一种金属加工技术,也常叫金属压力加工。基本加工变形方式可以分为:锻造、轧制、挤压、分为:热加工、冷加工、温加工。 金属塑性加工的优点 (1)因无废屑,可以节约大量的金属,成材率较高; (2)可改善金属的内部组织和与之相关联的性能; (3)生产率高,适于大量生产。 第一节 轧钢的分类 轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形,从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。被轧制的金属叫轧件;使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机;轧制后的成品叫钢材。 一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类 轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。如图1、2、3。 横轧:轧辊转动方向相同,轧件的纵向轴线与轧辊 的纵向轴线平行或成一定锥角,轧制时轧件随着轧辊作 相应的转动。它主要用来轧制生产回转体轧件,如变断 面轴坯、齿轮坯等。 纵轧:轧辊的转动方向相反,轧件的纵向轴线与轧 辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直,轧制后的轧 件不仅断面减小、形状改变,长度亦有较大的增长。它 是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法,如各种型材和板材的轧制。 斜轧:轧辊转动方向相同,其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行,但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角,因而轧制时轧件既旋转,又前进,作螺旋运动。它主要用来生产管材和回转体型材。 图1 横轧简图 1—轧辊;2—轧件;3—支撑辊

二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。 所有的固态金属和合金都是晶体。温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。 金属在常温下的加工变形过程中,其内部晶体发生变形和压碎,而引起金属的强度、硬度和脆性升高,塑性和韧性下降的现象,叫做金属的加工硬化。把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后,钢丝就会变硬、变脆进而断裂,这就是加工硬化现象的一个例子。 经加工变形后的金属,随着温度的升高,其晶体组织又重新改组为新晶粒的现象,称为金属的再结晶。再结晶无晶体类型的变化。金属进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。金属的再结晶可以消除在加工变形过程中产生的加工硬化,恢复其加工变形前的塑性和韧性。金属的再结晶温度的高低,主要受金属材质和变形程度的影响。 将金属加热到再结晶温度以上进行轧制叫热轧。热轧的优点是可以消除加工硬化,能使金属的硬度、强度、脆性降低,塑性、韧性增加,而易于加工。这是因为金属在再结晶温度以上产生塑性变形(即产生加工硬化)的同时,产生了非常完善的再结晶。但在高温下钢件表面易生成氧化铁皮,使产品表面粗糙度增大,尺寸不够精确。 金属在再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。冷轧的优点与热轧相反。 第三节 金属塑性变形的力学条件 一、 内力与外力 材料(入轧件)由于外力(如轧辊的轧制力)的作用,其内部产生的抵抗外力的抗力,叫内力。材料单位面积上的内力叫应力。当应力分布均匀时,或者应力虽不均匀分布,但为例计算简便时: σ=P/F 式中:σ——平均应力,Mpa ; F ——材料的截面积, 图2 纵轧示意图 图3 斜轧简图 1—轧辊;2—坯料;3—毛管;4—顶头;5—顶杆

基于模糊理论的机械多目标优化设计

收稿日期:2008-09-09 基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(6);西安理工大学科学研究基金资助项目() 作者简介:魏锋涛(6),男,陕西合阳人,讲师,博士研究生,主要研究方向为结构优化设计。工程中常常遇到期望一个设计方案的多项 设计指标均达到最优的问题。例如,设计一种机 械传动装置,希望它的重量最轻、承载能力最高, 同时它的性能又最可靠;设计一种高速凸轮机 构,不仅要求体积最小,而且还要求其柔性误差 最小,动力学性能最好等。使多于一个设计指标 达到最优的问题,就是多目标优化问题。在多目标优化问题中,各分目标之间常常是互相矛盾的,一个分目标值的最优往往会导致另一个或几个分目标值的最劣。要使几个分目标同时达到最优,一般来说是非常困难的,有时甚至是不可能的。因此,用常规的方法求解多目标优化问题,得到的是问题的若干个有效解。如何从这些有效解中选择出最有效解作为最优设计方案,是实际 2010年 工程图学学报2010第2期J OURNAL OF ENG INEERING GRAPHICS No.2 基于模糊理论的机械多目标优化设计 魏锋涛,宋俐,李言,石坤,赵建峰 (西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048) 摘要:多目标优化设计各分目标间的矛盾性和不可公度性增加了解决问题的难 度,常规求解多目标优化设计方法一般只能求出问题的有效解,而得不到设计的最优结果。该文以蜗杆传动多目标优化设计为例,采用改进的遗传算法求得若干有效解后,根据模糊理论中的相似优先比法从中确定出最有效解,即最优解,并可排出它们的优劣顺序。 关键词:机械设计;多目标优化设计;模糊理论;相似优先比法 中图分类号:TH 122文献标识码:A 文章编号:1003-0158(2010)02-0009-04Mechanical Multi-Object Optimization Design Based on Fuzzy Theory WEI Feng-tao,SONG Li,LI Yan,SHI Kun,ZHAO Jian-feng (School of Mechanical and Instrumental Engineering ,Xi ’an University of Technology ,Xi ’an Shaanxi 710048,China ) Abstr act:It is difficult to solve multi-objective optimization for inconsistency and incomparability among each single object.Multi-objective mathematical model of worm transmission is established.Effective solutions are obtained by general optimal arithmetic,such as improved genetic algorithm.The optimal solution is chosen from these available effective solutions and then ranked by the similarity priority ratio method of fuzzy theory . K ey words:machine design;multi-objective optimization design;fuzzy theory;similarity priority ratio method 200E 108102-210710197-

隧道坍塌事故常见原因

新奥法支护结构设计原则对隧道塌方原因进行了分析,认为未能充分利用新奥法原理指导施工,或所采取的施工方法不当,以及施工过程的不规范行为是造成隧道塌方的主要原因.并以大山塘隧道的塌方处理方案为例,运用平衡拱理论,指导和制定塌方处理方案,对同类围岩隧道施工具有一定的借鉴意义新奥法在隧道工程中的成功应用,当前已被我国作为隧道结构设计和施工的重要方法.虽然锚喷支护的应用为隧道大面积开挖施工创造了有利条件,隧道施工进度也大大加快了,然而已施工锚喷支护的隧道发生塌方的事故仍经常发生,其原因主要是存在不良的地质及水文地质条件,设计考虑不周,采取的施工方法和措施不当所造成: 1 隧道塌方的原因分析 1.1 对新奥法理论认识不足 现阶段隧道的开挖都以新奥法理论为指导,但在实际施工中,常存在未能按规定进行量测,或信息反馈不及时,导致决策失误,措施不力而造成塌方的现象. 所谓新奥法1,其基本要点是: (1)开挖作业宜采用对围岩扰动较少的控制爆破技术和较少的开挖步骤,避免过度破坏岩体的稳定; (2)隧道的开挖应尽量利用围岩的自承能力,充分发挥围岩自身的支护作用; (3)根据围岩特征,采用不同的支护类型和参数,及时施作密贴于围岩的柔性支护如钢拱架,喷射混凝土和锚杆等,以控制围岩的变形和松弛; (4)在软弱破碎围岩地段,使断面及早闭合,以有效地发挥支护体系的作用,保证隧道的稳定性; (5)二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条件下修筑,使围岩和支护结构形成一个整体,从而提高了支护体系的安全度; (6)尽量使隧道断面周边轮廓圆顺,避免棱角突变处应力集中; (7)通过施工中对围岩和支护结构的动态观测,合理安排施工程序,修正不合理的设计和进行日常施工管理[1]. 分析隧道塌方也即分析已支护围岩受破坏的原因,就必须理解新奥法支护结构设计原理,新奥法支护结构设计原则为: (1)隧道围岩形成塑性滑移楔体,造成支护结构的剪力破坏; (2)支护结构与围岩粘结紧密,两者共同工作,形成无弯矩结构; (3)由锚杆,钢支撑,喷砼等所提供的支护抗力,应与塑性滑移楔体的滑移力相平衡[2]. 从(2)可知,锚喷支护结构要成为无弯矩结构,其前提是支护结构与围岩二者共同工作,二者须粘结紧密,而实际施工中往往因为超挖严重而进行回填,这样支护结构就不能有效地与围岩粘结紧密或因为围岩表面光滑喷砼也无法有效与围岩粘结紧密,由于上述原因,锚喷支护结构违背设计原则,存在塌方隐患;从(3)可知围岩在施工锚喷支护后不断收敛而最终趋于稳定的前提是支护抗力大于或等于滑移力.如果设计支护抗力小于滑移力或由于施工方法不当造成支护抗力小于滑移力皆可导致塌方。 .2 采用施工方法和措施不当 施工中经常存在:施工方法与地质条件不相适应,地质条件发生变化,没有及时改变施工方法;施工支护不及时;地层暴露过久,引起围岩松动,风化;忽略了围岩的变形规律,围岩的变形同时具有连续变形和突然变形的特征.当开挖距离小于D(D为隧道开挖宽度)时,围岩两端由于受到二次衬砌砼和开挖掌子面支撑的约束作用,连续变形很小,主要是爆破后的受震动影响的突然变形,而且在这

建筑物沉降变形事故应急救援预案

建筑物沉降变形事故应急救援预案 (一)事故类型和危害程度分析 1、事故类型:地面沉陷导致建筑物沉降变形事故 本工程施工发生的坍塌事故,主要在盾构掘进过程中可能会发生坍塌事故。 2、事故原因分析: (1)、发生地面沉陷的主要原因是地下水流失,掌子面使稳。(水指地层水、地表水、各种市政水管漏水)。 (2)、因施工方法不当或其它原因造成的沉降变形。 (3)、技术人员和现场操作人员违章作业,未按工程设计和技术交底进行施工造成。 3、危害程度: 地面沉陷事故造成地表建筑物坍塌倾斜,影响城市交通和居民正常生活,社会影响极大。 (二)应急处置基本原则 坚持统一领导,统一指挥,紧急处置,快速反应,分级负责,协调一致的原则,做到局部利益服从整体利益,关爱

生命高于一切,确保施工过程中一旦出现重大事故,能够迅速、快捷、有效启动应急预案。 (三)应急指挥机构及职责 建筑物沉降变形事故应急救援领导小组由总预案中应急救援领导小组人员组成。 在总预案的基础上设置地面建筑物沉降事故应急组织机构,下设应技术支持组、急物资设备组、保卫组和突击队,各职责和总预案中的职责相同。 (四)应急处置 1、响应级别 同总预案一致分为三级 一级——预警,最低应急级别,地面沉陷轻微,地表建筑物基本不受影响,由现场工程师根据实际情况,提出处理方案,经工区总工程师批准,由施工作业班组实施。 二级——现场应急,地表发生小面积(工区界限内)沉陷,地表建筑物有可能在短期内发生倾斜。启动预案,由技术支持组提出处理方案,应急指挥部批准实施。如果不能或

不能立即控制事故,需要及时联系外部援助(如消防、医疗单位的援助)。 三级——全体应急,这是最严重的紧急情况,表明地表沉陷事故已扩散到工区外。地面建筑物已发生倾斜,应立即启动应急预案,全部人员根据具体分工进入抢险应急工作状态。 2、响应程序 在施工过程中,如根据监测数据反映建筑物沉降值过大,超过允许范围或者建筑物内部出现裂缝等异常情况,则测量监测组必须立即将监测数据和建筑物调查情况反映项目经理和总工。同时由总工程师进行原因分析,根据建筑物的结构形式确定危险等级,立即启动相应的应急方案,控制沉降,同时由应急测量监测组提高监测频率。 3、处置措施 ⑴建筑物变形超过警戒值但建筑物结构未发生异常情况 ①立即由总工分析原因,造成沉降原因是注浆不饱满还

模糊可靠性优化设计理论

模糊 3.1概述 一般工程设计问题都存在多种可能设计方案。人们在进行设计工作时,对各种可能方案进行分析比较,最后选取其中最为满意的方案(或者说优化的方案),这就是优化问题。它是人们在长期生产实践和理论研究中一直不断探索的一个课题。 但由于事物差异之间的中介过渡过程所带来的事物普遍存在的模糊性,由于研究对象的复杂化必然要涉及种种模糊因素。这些都必然使优化设计涉及种种模糊因素。而可靠性优化方法对这些模糊因素缺乏有效的处理手段,人为地将这些模糊量作非此即彼的二值假设,忽视了中间过渡过程的客观存在,在优化空间中产生盲区,导致寻优过程中遗漏更切合实际的最优解,有时甚至陷入困境。 如何反映优化设计中客观存在的模糊性,这正是模糊优化所要解决的问题。 3.2模糊可靠性优化设计理论 3.2.1数学模型 普通优化问题一般表述为: m in ().. ()01,2,...()0 1,2,...i j F x s t g x i m h x j k ≥=== (3-1) 上式中的不等式约束()0i g x ≥,等式约束()0j h x =都满足{0,1}二值定律 即: ( 3-2 ) 这是分明集中建立的优化模型,称之为普通优化问题。 一般模糊优化设计的数学模型及分类: 模糊优化设计包括建立数学模型和应用计算机优化程序求解这样两个方面的内容。如何从实际问题中抽象出正确的数学模型,是工程模糊优化设计的关键之一,也是工程设计人员进行模糊优化设计的首要任务。 与常规优化设计一样,目标函数、约束条件和设计变量是模糊优化设计数学模型的三要素: (一)目标函数: 目标函数是衡量设计方案优劣的某一个指标或某几个指标。寻找优化设计方案的目的,就是追求重量最轻,造价、维修费用最小,或可靠性最高或其他性能指标最优。由于方案的“优”与“劣”本身就是一个模糊概念,没有明确的界限和标准,特别是多目标优化问题,往往只能得到满意解。因此,一般的说,目标函数是模糊的,记为()f x (二)约束条件: 设计中并非所有方案都是可行的,可行方案必须满足设计规范和标准中所规定的条件或其他条件。这些条件,大致上可分为三类:

地基基础事故分析与处理案例分析

地基基础质量事故分析与处理案例 案例1 1 工程概述 北京百盛大厦二期工程,基坑深15米,采用桩锚支护,钢筋混泥土灌注桩直径为800mm,桩顶标高—3.0m,桩顶设一道钢筋混泥土圈梁,圈梁上做3m高的挡土砖墙,并加钢筋混泥土结构柱。在圈梁下2m处设置一层锚杆,用钢腰梁将锚杆固定,其实锚杆长20m,角度15度到18度,锚筋为钢绞线。 该场地地质情况从上到下依次为:杂填土,粉质粘土,粘质粉土,粉细砂,中粗砂,石层等。地下水分为上层滞水和承压水两种。 基坑开挖完毕后,进行底版施工。一夜的大雨,基坑西南角30余根支护桩折断坍塌,圈梁拉断,锚杆失效拔出,砖护墙倒塌,大量土方涌入基坑。西侧基坑周围地面也出现大小不等的裂缝。 2 事故分析 锚杆设计的角度偏小,锚固段大部分位于粘性土层中,使得锚固力较小,后经验算,发现锚杆的安全储备不足。 持续的大雨使地基土的含水量剧增,粘性土体的内摩擦角和粘聚力大大降低,导致支护桩的主动土压力增加。同时沿地裂缝(甚至于空洞)渗入土体中的雨水,使锚杆锚固端的摩阻力大大降低,锚固力减小。 基坑西南角挡土墙后滞留着一个老方洞,大量的雨水从此窜入,对该处的支护桩产生较大的侧压力,并且冲刷锚杆,使锚杆失效。 3 事故处理 事故发生后,施工单位对西侧桩后出现裂缝的地段紧急用工字钢斜撑支护的圈梁,阻止其继续变形。西南角塌方地带,从上到下进行人工清理,一边清理边用土钉墙进行加固。 案例2 1 工程概况 某渔委商住楼为322层钢筋混凝土框筒结构大楼,一层地下室,总面积23150平方米。基坑最深出(电梯井)-6.35M

该大楼位于珠海市香洲区主干道凤凰路与乐园路交叉口,西北两面临街,南面与市粮食局5层办公楼相距3~4M,东面为渔民住宅,距离大海200M。 地质情况大致为:地表下第一层为填土,厚2M;第而层为海砂沉积层,厚7M;第三层为密实中粗砂,厚10M;第四层为黏土,厚6M;-25以下为起伏岩层。地下水与海水相通,水位为-2.0M,砂层渗透系数为K=~51.3m/d。 2 基坑设计与施工 基坑采用直径480MM的振动灌注桩支护,桩长9M,桩距800MM,当支护桩施工至粮食局办公楼附近时,大楼的伸缩缝扩大,外装修马赛克局部被振落,因此在粮食局办公楼前作5排直径为500MM的深层搅拌桩兼作基坑支护体与止水帷幕,其余区段在震动灌注桩外侧作3排深层搅拌桩*(桩长11~13M,相互搭接50~100MM),以形成止水帷幕。基坑的支护桩和止水桩施工完毕后,开始机械开挖,当局部挖至-4M时,基坑内涌水涌砂,坑外土体下陷,危及附近建筑物及城市干道的安全,无法继续施工,只好回填基坑,等待处理。 3 事故分析 止水桩施工质量差是造成基坑涌水涌砂的主要原因。基坑开挖后发现,深层搅拌止水桩垂直度偏差过大,一些桩根本没有相互搭接,桩间形成缝隙、甚至为空洞。坑内降水时,地下水在坑内外压差作用下,穿透层层桩间空隙进入基坑,造成基坑外围水土流失,地面塌陷,威胁临近的建筑物和道路。另外,深层搅拌桩相互搭接仅50MM,在桩长13M的范围内,很难保证相临的完全咬合。 从以上分析可见,由于深层搅拌桩相互搭接量过小,施工设备的垂直度掌握不好,致使相临体不能完全弥合成为一个完整的防水体,所以即使基坑周边作了多排(3~5排)搅拌,也没有解决好止水的问题,造成不必要的经济损失。 4 事故处理 采用压力注浆堵塞桩间较小的缝隙,用棉絮包海带堵塞桩间小洞。用砂白为堰堵砂,导管引水,局部用灌注混凝土的方法堵塞桩间大洞。 在搅拌桩和灌注桩桩顶做一到钢筋混凝土圈梁,增加支护结构整体性。 在基坑外围挖宽0.8M、深2.0M的渗水槽至海砂层,槽内填碎石,在基坑降水的同时,向渗水槽回灌,控制基坑外围地下水位。

第一章冲压变形的基本原理复习题答案

第一章冲压变形的基本原理复习题答案 一、填空题 1.塑性变形的物体体积保持不变,其表达式可写成ε1+ε2+ε3=0。 2.冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属材料。 3.物体在外力的作用下会产生变形,如果外力取消后,物体不能恢复到原来的形状和尺寸,这种变形称为塑性变形。 4.影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、变形速度、变形的应力与应变状态、金属的尺寸因素。 5.在冲压工艺中,有时也采用加热冲压成形方法,加热的目的是提高塑性,降低变形抗力。 6.材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容。 7.压应力的数目及数值愈大,拉应力数目及数值愈小,金属的塑性愈好。 8.在同号主应力图下引起的变形,所需的变形抗力之值较大,而在异号主应力图下引起的变形,所需的变形抗力之 值就比较小。 9.在材料的应力状态中,压应力的成分愈多,拉应力的成分愈少,愈有利于材料塑性的发挥。 10.一般常用的金属材料在冷塑性变形时,随变形程度的增加,所有强度指标均增加,硬度也增加,塑性指标降低, 这种现象称为加工硬化。 11.用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率、均匀伸长率、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数γ和板 平面方向性系数△γ。 12.在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数△γ越大,则凸耳的高度越大。 13.硬化指数n值大,硬化效应就大,这对于伸长类变形来说就是有利的。 14.当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形一定是伸长变形,故称这种变形为伸长类变 形。 15.当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形一定是压缩变形,故称这种变形为压缩类变 形。 16.材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。

坍塌事故案例分析

坍塌事故案例分析 集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)

(一)事故经过 1、某师大图书馆附楼坍塌事故 2004年08月16日上午8时30分左右,某局三公司开始用泵送混凝土浇捣附楼报告厅屋面,该屋面轴线面积为294.8平方米(25.2米×38.39英尺),高度为17.65米,模板支撑系统为扣件式钢管满堂模板支架。于20时40分全部浇捣结束。屋面留3人对混凝土表面进行收光,木工班组长在补插钢筋,21时20分左右,模板支撑系统突然整体坍塌,4名工人随之坠落。木工班组长经抢救无效死亡。(图片) 1、2004年08月16日,某师大图书馆附楼坍塌事故 (1)直接原因 1)模板支持系统钢管支架水平和竖向剪刀撑设置严重不足; 2)经省中心检验所检测,扣件(旋转、垂直)抗滑和抗破坏性能不合格,钢管壁厚普遍偏薄。 (2)间接原因 1)公司安全生产责任制落实不到位,对施工现场安全监督检查不力; 2)公司未组织专家进行专项施工方案审查,模板支撑体系专项施工方案没有结合工程实际编制,针对性不强,违反现行有关规定和标准规范要求; 3)公司技术负责人审批把关不严,项目经理、施工员、安全员未认真履行岗位职责;

4)监理单位福建某监理公司未认真履行监理职责,对现场存在安全隐患督促整改不力。 2、三明梅列区某桥坍塌事故 2005年12月14日三明梅列区某桥在施工中整体坍塌,造成6人死亡。该项目由三明市梅列区列西街道列西村龙泉寺寺务委员会集资建设,三明市交通规划设计院设计,中国航空港建设总公司总承包部直属工程处施工(合同承包单位),福建新东南工程建设监理有限公司监理。该桥是三钢到龙泉山村通往龙泉寺的一座石拱桥,桥长70.68米,拱高度20.82米,桥上部结构为单拱(跨径40米),下部结构为明挖扩大基础,U型桥台,桥面宽7.5米,造价96万元,属大桥类。(图片)2.2005年12月14日,三明梅列区某桥坍塌事故 (1)直接原因 1)拱架存在的主要问题:拱架没有按规定设计计算、拱架稳定性差、拱架立柱基础未按有关规定安装、模板及木脚手架支撑体系搭设存在重大隐患。 2)施工过程存在的主要问题:该桥主拱圈砌筑程序未按涉及文件的规定进行、主拱圈砌筑过程中未按照有关规定对拱圈进行拱架施工变形观测、未按桥梁规程和设计要求进行施工砌筑。 (2)间接原因 1)施工现场安全管理失控,项目经理和监理人员从未到过现场,施工单位未编制模板及脚手架安全专项施工方案; 2)建设单位违规发包工程;

金属塑性变形与轧制原理(教案).x

备课本 课程名称金属塑性变形与轧制原理课时数64 适用班级金属材料081、082授课教师孙斌 使用时间2011学年第1学期 冶金工程学院

绪论 0.1金属塑性成形及其特点 金属压力加工:即金属塑性加工,对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形,而不破坏其完整性,改变金属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。 金属成型方法分类: (1)减少质量的成型方法:车、刨、铣、磨、钻等切削加工;冲裁与剪切、气割与电切;蚀刻加工等。 (2)增加质量的成型方法:铸造、焊接、烧结等。 (3)质量保持不变的成型方法(金属塑性变形):利用金属的塑性,对金属施加一定的外力作用使金属产生塑性变形,改变其形状尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。如轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压等金属压力加工方法。 金属压力加工方法的优缺点: 优点:1)因无废屑,可节约大量金属; 2)改善金属内部组织及物理、机械性能; 3)产量高,能量消耗少,成本低,适于大量生产。 缺点:1)对要求形状复杂,尺寸精确,表面十分光洁的加工产品尚不及金属切削加工方法; 2)仅用于生产具有塑性的金属; 0.2 金属塑性成形方法的分类 0.2.1按温度特征分类 1.热加工在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程,T=0.75∽0.95T熔。 2.冷加工在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=0.25T熔以下。 3.温加工介于冷热加工之间的温度进行的加工. 0.2.2按受力和变形方式分类 由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压 1.锻造:用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使金属进行塑性变形的过程。分类: 自由锻造:即无模锻造,指金属在锻造过程的流动不受工具限制(摩擦力除外)的一种加工方法。 模锻:锻造过程中的金属流动受模具内腔轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方法。

房屋地基基础变形事故原因分析及处理

第25卷第2期 河北建筑工程学院学报 Vol.25No.2 2007年6月JOURNAL OF HE BE I I N STI T UTE OF ARCH I TECT URE AND C I V I L E NGI N EER I N G June2007 房屋地基基础变形事故原因分析及处理 赵玉良 燕山大学校园建设管理处 摘 要 地基基础变形事故一般包括沉陷变形、倾斜变形和开裂变形三种.地基变形事故多 数与地基因素有关,其原因往往是综合性的,必须从勘测、地基处理、设计、施工等方面综合分 析,综合治理. 关键词 房屋地基;基础变形;分析处理 中图号 T U4 基础的变形事故一般包括沉陷变形、倾斜变形和开裂变形三种.沉陷变形又分为较大的均匀沉降变形及不均匀沉降变形,它主要是由于地基土在上部结构荷载作用下产生的压缩变形.倾斜变形与沉陷变形有关,它主要是由于地基土产生较大的不均匀沉降而使基础或者建筑物产生超过规范规定值的垂直偏差.开裂变形是由于地基沉降差值较大,地基发生局部塌陷,或者是由于地基冻胀、浸水、地下水位的变化以及相邻建筑物的的影响,使基础产生较宽的裂缝而造成的变形. 房屋基础变形事故多数与地基因素有关,其原因往往是综合性的,必须从勘测、地基处理、设计、施工及使用的方面综合分析.具体的说,造成基础变形的事故的原因有以下几类. (1)地基勘测上的问题.即地基勘测资料不足、不准或勘测深度不够,勘测资料有误;或者根本没有进行地质勘测就盲目进行设计和施工;或者虽进行了地质勘测,但提供的地基承载能力太高,导致地基剪切破坏形成倾斜;土坡失稳导致地基破坏,造成基础倾斜. (2)地下水位条件变化.在施工过程中,为了便于基础的开挖和混凝土的浇捣养护,采用人工降低地下水位,使得在水位下降范围内土的重度由有效重度增大至天然重度,这样就相当于在地基中施加了大面积的荷载,导致地基产生不均匀沉降变形.再者,地基浸水或者地表水渗漏入地基后引起的附加沉降,以及基坑长期泡水后承载能力下降,均会产生不均匀下沉而形成倾斜.当建筑物投入使用后,因大量抽取地下水而造成局部漏斗状缺水区,使得建筑物向漏斗中心倾斜,造成建筑物发生倾斜变形. (3)设计问题.由于地基土质不均匀,其物理力学性能相差较大,或者地基土层厚薄不均匀,压缩变形差大,而建筑物基础又没有采取必要的构造措施,从而使得基础因过大沉降或不均匀沉降而发生挠曲变形.对于软土、膨胀土、冻土或湿陷性黄土地基,由于建筑或结构措施设计不力,造成基础产生过大沉降而变形.建筑体形复杂、上部结构荷载差异较大的建筑物没有按照有关的规范设置构造措施,将会导致基础不均匀下沉.对于筏板基础的建筑物,当地面标高差很大时,基础室外两侧回填土厚度相差过大,则会增加地板的附加偏心荷载;或者建筑物上部结构荷载重心与基础底板形心的偏心距过大,加剧了偏心荷载的影响.正是这些偏心荷载的影响,将会增大基础的不均匀沉降,如设计过程中处理不当,将会造成基础变形事故的发生.此外,建筑物整体刚度差,对地基不均匀沉降敏感,或者在对同一建筑物下的地基加固时采用了长度相差较大的挤密桩等,也会导致基础发生过大的变形而造成事故. (4)施工问题.施工方面大的问题主要有:一是施工顺序及方法不当,例如建筑物各部分施工先后顺序发生紊乱,或者在已有建筑物或基础底板基坑附近,大量堆放被置换的土方或建筑材料,造成建筑物下沉或倾斜;二是施工时扰动或破坏了地基持力层土体的原有结构,使其抗剪强度降低达不到原设计要求,导致地基承载力不足基础下沉;再者在桩基础施工过程中,没有按照正确地打桩顺序进行施工,相邻桩施工间歇时间过短以及打桩质量控制质量不严等原因,会造成桩基础倾斜或产生过大的沉降;此 收稿日期:2007-03-30 作者简介:男,1969年生,助理工程师,秦皇岛市,066004

轧制基础理论

一、什么是铝 铝是一种银白色金属,在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。铝的密度小,仅为铁的34.61%、铜的30.33%,因此又被称作轻金属。拿同样体积的铝跟钢铁、铜比较,钢铁的重量是铝的2.9倍,铜的重量是铝的3.3倍,因此铝又成为各种设施轻量化的首选金属材料。 二、铝的特性及用途 铝具有轻便性、导电性、导热性、可塑性(易拉伸、易延展)、耐腐蚀性(不生锈)\物理和力学性能好等优良特性,所以成为机电、电力、航空、航天、造船、汽车制造、包装、建筑、交通运输、日用百货、房地产等行业的重要原材料。 铝的密度只有2.7103g/cm3,铝的表面具有高度的反射性,辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射,而经阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的,也可以是吸收性的,抛光后的铝在很宽波长范围内反射优良,因而具有多种装饰用途及反射功能性用途。 铝通常显示出优良的电导率,它的导电能率约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一,因而,将等质量和等长度的铝线和铜线相比,铝的导电能力约为铜的二倍,且价格较铜低,应用成本低,所以常被电力工业和电子工业选用。目前,具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功,这些合金可用于如高转矩的电动机中。 铝的热导率很高,仅次于铜,铝的导热能力比铁大3倍,大约是铜的50%~60%。铜的导热性虽然最佳,可是制造同样大小的工件重量要比铝大很多,价格也比铝贵很多。因此,制造散热器铝仍是首选。铝的性价比对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具,以及汽车的缸盖与散热器都很有利。 铝是非铁磁性的,这对电气工业和电子工业而言是一个极其重要的特性。 铝是不能自燃的,这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的行业来说十分重要。铝的毒性非常微小,通常用于制造盛食品和饮料的容器。近年来,铝箔在香烟、药品、食品的包装方面应用越来越广泛,已成为包装业的重要材料。 铝的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽,而且为了美观,还可着色或染上纹理图案。在现代生活中,铝已经广泛地应用在建筑行业和日用百货中。 铝还具有良好的吸音性能,根据这一特点,-些广播室、现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。 铝的可塑性非常好。纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,具有良好的可机加工性,大量用于电线、电缆制造业和无线电工业以及包装业。在某些

模板坍塌事故原因分析

建筑施工模板支架坍塌事故的解析和预防 参加单位: 承德长城建设集团有限公司 承德兴承建筑工程有限公司 承德永旺建筑工程有限公司 承德华谊市政工程公司 承德利承建筑工程公司及外阜企业 建设单位负责人、施工单位负责人、安全副经理、在建工程项目经理、总监 河北省安全生产专家:于继光、张久国、杨广军、杨顺利、刘国升。 依据:全国发生的安全生产事故为依据(案例为网上查询现场视频和幻灯片) 具体内容如下: 杨广军同志针对设计方面分析了具体原因 荷载计算不科学 框架模板的设计,首先应根据工地的具体条件、材料质量标准、工人技术等情况来决定模板的结构形式,然后

再进行必要的设计计算,使之在现实的基础上,力求做到既经济合理,又具有一定的先进性。此外,不同构件在设计时,考虑的重点应该有所不同。定型模板、梁模板、主次楞木等主要考虑抗弯强度及挠度;对于支撑柱,主要考虑受压稳定性;对于桁架式楞梁,还应考虑上弦杆的抗弯、抗压能力。对于木构件,在支座处还应考虑抗剪及承压等问题。 从目前现场编制的施工方案来看,在设计计算方面主要存在以下问题:荷载计算有误;荷载组合未按最不利原则考虑;对泵送混凝土引起的动力荷载在设计计算中估计不足等,均造成模板支撑体系的安全度大幅度下降。 于继光同志就技术规范不执行分析了原因 模板支撑体系适用的规范和文件主要有:《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》。特别是《建筑施工模板安全技术规范》和《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》明确了模板支撑体系的荷载计算和构造设施要求及验收管理等有关规定,但施工单位在方案编制及实际施工过程中均未严格贯彻执行。如对高大模板支撑系统的地基承载力、沉降等应能满足方案设计要求,根据具体情况做相应处理:地基土层宜置于原土层上,不宜置放于填土层或软弱地基上;当遇到有松软土层时,应将松软地基土挖除0.3~0.5m厚深,采用砾砂或三合土填筑夯实,夯平整

轧制工艺

博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构的生产流程和制作工艺 1.前言 建筑轻钢结构和传统的混凝土结构相比,具有跨度大、结构基础要求低、抗震抗风能力强、外表美观、建造周期短、维修费用低等一系列的优点,因而越来越受欢迎,得到了飞速的发展。 和重钢相比,轻钢结构重量轻,用钢量少、对基础的承载要求更低,设计周期短、建造速度快,特别适合于建造大跨度结构。现已在厂房、办公楼、大型超市、物流仓库、展示厅、机库和室内体育场馆等产品领域得到了广泛的应用。 传统的轻钢制作方式,采用机械和手工方式进行组立、装焊,自动化程度不高、工艺流程不流贯,因而生产效率低,远不能满足建筑轻钢结构飞速发展的需要。 博思格建筑系统(巴特勒)针对轻型钢结构所设计的自动化钢结构生产流水线,占地面积小、布局紧凑,流程合理,充分体现了高速、高效和高精度生产的特点,取得了满意的实际效果。 2.轻型钢结构的工艺特点 2.1.结构特点 轻型钢结构通常采用Q345和Q235钢,且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢,性能优良,可焊性好。除了部分柱底板外,腹板、翼板厚度基本上是4-20mm中薄板,正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻钢结构一般不采用箱型、十字型结构,构件绝大部分是H型截面。由于经济、受力、结构的特点,一般不采用轧制H型钢,而大多数都采用焊接H型钢。 对于H型实腹梁柱结构,易于实现焊接、装配的自动化。但是除了夹层梁和部分边柱、中间柱为等截面外,大部分构件是变截面形式,这也给焊接的自动化提出了更高的要求。 2.2.切割方法 门式多头火焰切割是翼板开条的主要切割方法,丙烯、丙烷、LPG类新型燃气已逐步取代了乙炔。 腹板由于板厚较薄,而且大多是楔形形状,通常采用数控等离子的切割方法。采用氧气的等离子切割方法,切割速度快,切割质量好,但对消耗电极的要求更高。

基础工程事故的主要原因分析

基础工程事故的主要原因分析 随着我国经济持续快速增长,城市化建设发展的步伐加快,基础工程的比重逐渐增大,特别是深基坑工程越来越多,施工的条件与环境越来越复杂,工程难度越来越大,工程事故发生的机率也就越来越高,尽管绝大多数工程的技术人员严格按规范要求进行设计施工,但仍出现不少工程事故,究其原因很多,也很复杂,既包括基础沉降变形和基坑稳定性问题,也与岩土和支护结构的共同作用结果有关,主要有以下几个方面:工程勘察的失误、基坑设计失误、荷载取值错误、水处理不当、支撑结构失稳、锚固结构失稳、忽视基坑稳定性、施工方法错误、工程监测不当、工程管理不当、相邻施工影响、盲目降低造价。在这些因素当中,基坑设计失误、水处理不当、工程管理不当和锚固结构失稳的影响最大。 工程勘察 场地勘察资料是深基坑工程设计施工的重要依据,是正确、全面地评价基坑支护结构的依据。各类工程在设计施工以前都必须按要求进行工程勘察,复杂场地应适当增加勘探点和试验数据,水文条件复杂地区应做专门的水文地质勘察。如果工程桩所涉及范围的地层、勘察资料不详细、不准确,势必给深基坑支护工程带来事故隐患。例如某工业大楼的深基坑工程,因地质资料仅评价了基础桩范围(-6.0m~23.0 m)土层,而略去了对-6.0m以上淤泥层强度指标的正确评价。而淤泥层正是基坑支护桩上主动土压力的主要土层,设计时也没有要求补充勘察,凭工程经验选定淤泥层强度指标,其数值比后来事故处理时测定的指标偏离许多,因此,造成重力式挡墙支护体系(4排搅拌桩)滑移、倾斜,基坑内大量涌土,基坑外土体滑塌,邻近的生产厂房外墙开裂等重大事故,有些基坑工程根本就没有进行工程勘察,而仅参考相邻工程的地质资料进行设计、施工,这是事故多发的一个主要原因。 基坑支护设计 深基坑支护方案的选择,主要取决于基坑开挖深度,地基土物理力学性质,水文地质条件,周围环境(相邻建筑物、构筑物的重要性、道路、地下管线的限制程度等),设计控制变形要求,施工设备能力,工期,造价以及支护结构受力特征等诸多因素,任何一方面的因素考虑不周或疏忽都有可能造成严重的后果。基坑工程的设计,不仅方案要选择正确,而且要进行支护结构的强度,基坑整体稳定和局部稳定,结构和地面变形以及软弱土层的局部加固对相邻建筑物的影响等诸方面的验算,并应对可能发生的事故提出预防措施。设计方面任何疏忽、失误都会导致基坑发生重大工程事故。支护结构插入土体的深度不够、刚度、强度不够,被动土压力过小,坑底土体发生管涌、流砂或大面积隆起,忽视基坑土体整体稳定验算等都会导致基坑的失稳破坏,特别是在高水位软土地区更为严重。因此,一个成功的基坑工程设计,在整体和局部稳定方面的验算是十分必要的。例如,郑州市某宾馆基坑工程事故,基坑深8.0 m,采用喷锚支护,当开挖到基底时,南侧三层砖混结构的旅行社楼房突然发出断裂的响声,旅行社楼房全部滑塌入基坑中。事故发生后,组织专家分析原因,主要是:支护方案选择不当。又如,洛阳市某深基坑,支护桩长如再多加深1.0m即可嵌入岩层,结果因支护桩长设计不足发生踢脚失稳破坏,导致基坑事故损失近2000万元。 设计荷载取值 土压力、水压力的计算是支护结构设计计算的前提,但是必须注意到实际的土压力在基坑开挖到地下结构完工期间,并不是常数,土压力随周围环境条件的改变而变化。如雨季,地下管道漏水等会引起土压力、水压力的变化,地面堆载、堆料、临时建筑物等都会引起土、水压力的变化而诱发基坑事故。例如,许昌某银行营业大厦深基坑事故,基坑边有一直径为2.0 m的大型城市排洪管道穿过。基坑开挖完毕后,开始作基础垫层时,突然天降大雨,排洪管内流量剧增,巨大的水流撞开了管道拐弯处,致使管内的洪水流出,冲走基坑东侧支护桩的桩间土,引起部分桩体倾斜,地面塌陷,相邻单位的砖混结构车库倒塌,4层豪华招待所的基础外露,处境危险。其主要原因是,未考虑周围环境改变引起土、水压力的变化,基坑东

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