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400mm*11m桥梁预制气囊的结构设计
400mm*11m桥梁预制气囊(简称充气400mm*11m桥梁预制气囊)是钢筋混凝土构件的抽孔模具,为柔性囊体胶布制品。该制品用尼龙帆布作骨架材料,双面覆胶制成。本工作探讨了NR和NR/CR充气400mm*11m桥梁预制气囊的结构设计。
1产品的性能要求
(1)气密性能良好。从混凝土浇铸到抽孔,充气400mm*11m桥梁预制气囊不能掉压漏气,否则会导致梁体出现气孔、裂纹、局部坍塌现象,甚至会造成整个梁体报废。通常要求充气400mm*11m桥梁预制气囊的漏气率镇0. 002 MPa 0d一 1(以每次使用15h计)。
(2)耐磨性能好、拉伸强度高。充气400mm*11m桥梁预制气囊在使用过程中要在钢筋笼中及粗糙的混凝土中反复拖拉使用,钢筋扎头或混凝土尖角对充气400mm*11m桥梁预制气囊的表面破坏性很强,同时为了节约铸造成本,通常要求每条充气400mm*11m桥梁预制气囊浇铸100件以上的混凝土构件。
(3)耐天候和耐环境性能好。充气400mm*11m桥梁预制气囊不但要在冬季一20℃以下的环境中正常使用,而且要在夏季阳光的直射下使用(囊体表面温度有时达70℃),并要求能耐混凝土的碱性。可设计成圆形、椭圆形、方形和异形结构。本设计充气400mm*11m桥梁预制气囊结构如图1所示。
3. 2应力分析和计算
在材料力学中,壁厚较其它尺寸小得多,且壁的曲率半径比壁厚大20倍以上的容器称为薄壁容器。充气400mm*11m桥梁预制气囊即是薄壁容器。薄壁容器的受力分析如图2所示。
仅有拉普拉斯方程式还不能求解应力T1和T2,因此再用截面法,即用垂直于Z轴的法向平面将容器截开,如图3所示。 根据式(1)和((2 >,可分别得出充气400mm*11m桥梁预制气囊圆柱体、锥形封头和椭圆形封头部位的应力计算式。
(1)圆柱体部位的应力计算式:圆柱体部位的圆筒半径为R,受尸的作用,P1}}, PZ-R, a--0,由式(1)和(2)得圆柱体部位应力计算式:
(2)圆锥形封头部位
锥形封头部位的强度计算主要是考察圆柱体与锥形封头搭接部位的应力集中情况。如果把锥形封头部位与圆柱体部位的应力之比设为应力增大因数 由式(`9)和(10)作应力增大因数图,结果如图4所示。由图4可知,。‘越小,I1和九就越小,锥形封头锥体就越长,显然。‘不能取得过小;当。‘一90。时,Il}o}, IZ}o},这当然也不合适。为了使圆锥体形封头部位与圆柱体部位的应力相适宜,选择。‘一30。,这时I1-0. 577, IZ-1. 155,搭接部位平滑,无皱褶,基本无应力集中现象。