前言:我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)總體設(shè)計(jì)論文文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來(lái)啟發(fā),助您在寫作的道路上更上一層樓。
制造業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè),在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位,它是我國(guó)比較優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè),是勞動(dòng)密集及智力密集型產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)的主體和基礎(chǔ)是機(jī)床行業(yè);2002年中國(guó)機(jī)床一躍成為世界最大的消費(fèi)國(guó)和全球最大的機(jī)床進(jìn)口國(guó)。同時(shí)加入WTO以后,全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的一體化,這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的要求不斷提高,各種技術(shù)壁壘已經(jīng)阻礙了我國(guó)機(jī)床行業(yè)走向國(guó)際化。如何刷新今天的被動(dòng)局面,積極的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇、贏得發(fā)展的契機(jī),成為機(jī)床行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題。在國(guó)外,機(jī)床改造已有較長(zhǎng)的歷史,在美國(guó)已有50多年的歷史。由于各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的差異,機(jī)床的種類、性能、結(jié)構(gòu)的繁雜多樣,使機(jī)床的改造內(nèi)涵更加豐富多彩,出現(xiàn)了機(jī)床的翻修、改進(jìn)、改裝、改造、再生、再造。機(jī)床改造在汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、航空等行業(yè)廣泛應(yīng)用,并批量投入生產(chǎn)。
一般認(rèn)為:機(jī)床改造就是:利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造是一種較高的設(shè)備改造形式,國(guó)外稱這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板,以進(jìn)行再設(shè)計(jì),再制造,再鑒定的工作過(guò)程。通過(guò)全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng),引入最新技術(shù),使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的新機(jī)床的水平,以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化,除了信息化以外,還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造,從而實(shí)現(xiàn)降低成本、高效益的運(yùn)作,達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。
設(shè)計(jì)課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄,整理收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠生產(chǎn)一線向使用者、設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí),從而了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、特殊用途、設(shè)計(jì)理念、以及產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體的了解機(jī)床的外形、主軸箱的大致結(jié)構(gòu),并記錄了如何有所改進(jìn),最后確定設(shè)計(jì)的方案。以及箱體的結(jié)構(gòu)圖,并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計(jì)算。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)濟(jì)意識(shí)因此考慮到:動(dòng)力裝置、電機(jī)的選用,優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源,真正做到資源最小化,提高產(chǎn)品精度,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求,更好的服務(wù)于生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實(shí)踐意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí),樹立正確的生產(chǎn)觀出發(fā),并結(jié)合機(jī)床廠的多年實(shí)踐總結(jié),該課題的設(shè)計(jì)由本本人單獨(dú)完成,設(shè)計(jì)任務(wù)由指導(dǎo)老師作了明確指配:由于我負(fù)責(zé)該立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì),故本人的設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì),附件有生產(chǎn)率計(jì)算卡、圖的詳細(xì)說(shuō)明。
1立式組合鉆床總體設(shè)計(jì)概述
1.1零件加工工序圖
加工工序圖是根據(jù)選定的工藝方案,表示一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)生產(chǎn)線上完成的工藝內(nèi)容。包括加工部件的尺寸精度、技術(shù)要求、加工時(shí)的定位基準(zhǔn)、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在機(jī)床上加工前毛坯的情況。
本工序的加工內(nèi)容是鉆口面Φ14孔,要求在立式鉆床上加工,以底面兩銷孔(上箱體為頂面)為定位基準(zhǔn),夾緊點(diǎn)位于第三軸孔和對(duì)側(cè)的第二、四軸孔上。
在一個(gè)箱體上,因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔是不對(duì)稱的,為了提高生產(chǎn)效率,縮短輔助時(shí)間,減少設(shè)備,用一臺(tái)組合機(jī)床來(lái)加工上、下箱體。在主軸箱上把所有軸孔都排成對(duì)稱的,在加工時(shí),把不應(yīng)有的鉆頭取下就可以加工上下箱體,則該立式組合機(jī)床有16根主軸。
該加工孔的直徑為Φ18mm,表面粗糙度,孔深分別為110mm、50mm、25mm。定位時(shí)以底面和兩銷孔為定位基準(zhǔn)是合理的,這樣定位精度高,易于保證各軸孔間的位置精度,故這種在立式組合鉆床上采用“一面兩銷”的定位方法加工精度是較高的。
1.2零件加工示意圖
加工示意圖反映了機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法,并決定了浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸、刀具的種類和數(shù)量,刀具的長(zhǎng)度和加工尺寸、主軸、刀具與工件間的關(guān)系尺寸等。合理的選擇切削用量、并決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)時(shí)間也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。
1.2.1鉆頭的選擇
加工時(shí)選用麻花鉆由《量具、刀具標(biāo)準(zhǔn)》P290-JB781-65查得:
①鉆110mm深的孔,用錐柄長(zhǎng)麻花鉆
d=18mm,柄部形式:BL=320mmL0=215mm
錐柄尺寸莫氏圓錐2號(hào),L2=90.5mmd1=17.2mm
②由P282-JB780-65查得
鉆50mm深的孔和25深的孔,用錐柄麻花鉆
d=18mm柄部形式BL=320mmL0=215mm
錐柄尺寸莫氏圓錐2號(hào),L2=90.5mmd1=17.2mm
1.2.2導(dǎo)向選擇:
①由[I]P223表3-4和3-3及[Ⅱ]P63選擇選擇導(dǎo)向長(zhǎng)度L1=45mm的固定式導(dǎo)套。
②導(dǎo)套配合的選擇查[I]表3-5可知:
d用Db新標(biāo)準(zhǔn)為G7
D用D/db,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/g6
D1用D/ga,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/n6
(導(dǎo)套)
1.2.3主軸的選擇
切削扭矩為1424.86Kg.mm
由[I]表5-10查得
d=B=7.5=25.22mm
按標(biāo)準(zhǔn)系列取主軸軸徑為30mm
由[I]表可查得
主軸外伸長(zhǎng)度L=115-15=100mm
D/d1=50/36
按桿莫氏圓錐號(hào)2號(hào)
(主軸)
1.2.4接桿的選擇
選用B型(A型為加強(qiáng)型接桿)11號(hào)接桿
(連接桿)
1.3動(dòng)力部件的選擇
1.3.1動(dòng)力部件的功率選擇
動(dòng)力部件的功率選擇是根據(jù)所選的切削用量計(jì)算出切削功率及進(jìn)給功率之需要,并考慮提高切削用量的可能性(一般提高20%)選擇相應(yīng)的動(dòng)力部件。
切削用量為
V=13米/分n=230轉(zhuǎn)/分f=0.16毫米/轉(zhuǎn)
刀具耐用度驗(yàn)算
T=(
=181971.027分=3032.85小時(shí)
一天按工作15小時(shí)計(jì)算,刀具耐用度為202.19天,則切削用量選擇合理。
切削功率由計(jì)算得:N=14×0.3733=5.227(KW)
取η=0.8則
N動(dòng)>=6.53(KW)
6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)
故選用10KW的電動(dòng)機(jī)。
1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇
根據(jù)工件外輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)需要,選用1000×630×340mm的標(biāo)準(zhǔn)主軸箱,由于結(jié)構(gòu)的需要在1000方向上再加四個(gè)導(dǎo)桿座,導(dǎo)桿座內(nèi)徑為Φ100mm,這樣用來(lái)支承導(dǎo)桿的外形尺寸成為1200mm,外廓尺寸就成為1200×630×340mm。
D=36mmD1=30mmB型D2=50mmL1=110mmL2=30mm
莫氏錐度號(hào)為2號(hào),L1選擇由具體情況而定
1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸
導(dǎo)向長(zhǎng)為45mm,鉆模板厚為35mm,加工終了位置時(shí)鉆模板與工件相距10mm,切出長(zhǎng)度為12mm,導(dǎo)向套與主軸箱間間距為30mm,采用活動(dòng)方式鉆模板。(如下圖)
1.3.4動(dòng)力循環(huán)的選擇
動(dòng)力頭的工作循環(huán)包括:快進(jìn)、行進(jìn)、工作進(jìn)給和快退等動(dòng)作。
本機(jī)床采用“工進(jìn)—快退”的循環(huán),這是由機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖確定后又重新修改的結(jié)果。
1.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
1.4.1機(jī)床裝料高度的確定
考慮到通用部件尺寸的限制和操作方便,裝料高度可在850~1060mm之間選取,具體到本設(shè)計(jì)中取裝料高度1000mm。
1.4.2夾具輪廓尺寸的確定
裝卸工件是在機(jī)床外面完成的,夾具在裝卸工件時(shí)可拉進(jìn)拉出。由于結(jié)構(gòu)限制,夾具與滑臺(tái)做成一個(gè)整體是特制滑臺(tái)。參考63滑臺(tái)制造而成,導(dǎo)軌部分局部尺寸不變,最大外輪廓尺寸為1200×950×500mm。
1.4.3中間底座尺寸的確定
中間底座支撐著夾具體,按需要取長(zhǎng)為1700mm.寬和高取坐標(biāo)準(zhǔn)值分別為1000mm和560mm。
1.4.4主軸箱各尺寸的確定
前面已經(jīng)確定了其外形輪廓尺寸,根據(jù)[I]確定后蓋為90mm,前蓋為70mm(考慮作油池用)主軸箱體為180mm。
1.4.5滑臺(tái)的選擇
滑臺(tái)的選用應(yīng)根據(jù)工件的外輪廓尺寸和進(jìn)給抗力,工作循環(huán)來(lái)確定。
進(jìn)給抗力:
ΕP=300.5×14=4207(Kg)
由一部組合機(jī)床通用機(jī)床部件設(shè)計(jì)組所編寫的指導(dǎo)教材直接查得用HY63B型滑臺(tái)。行程為630mm,最大進(jìn)給抗力為6300Kg,快進(jìn)行程速度為4.2米/分。
1.4.6動(dòng)力箱的選擇
由[Ⅱ]可查得,選用TD63AⅡ型動(dòng)力箱,電機(jī)型號(hào)為JO2-61-6。功率為10KW,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為48.5rpm。
1.4.7其它配套部件的選擇
由一部組合機(jī)床設(shè)計(jì)小組所編指導(dǎo)資料查得與HY63BⅡ型滑臺(tái)配套的其它部件為:
立柱:型號(hào)CL63A
立柱底座:型號(hào)CD63
由以上資料即可作出機(jī)床總體設(shè)計(jì)的“三圖一卡”具體見圖紙和該說(shuō)明書的附錄部分。
附件清單
序號(hào)內(nèi)容備注
1組合鉆床聯(lián)系尺寸圖B9912027-ZZC-80TA0一張(手工圖)
2組合鉆床主軸箱裝配圖B9912027-ZZCZZX-80TA0一張
3減速器箱體加工工序圖B9912027-JGGX-80TA1一張
4減速器箱體加工示意圖B9912027-JGSY-80TA1一張
5齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-01A3一張
6齒輪套B9912027-ZZCZZX-80T-02A3一張
7導(dǎo)套B9912027-ZZCZZX-80T-03A3一張
8電機(jī)齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-04A3一張
9蓋B9912027-ZZCZZX-80T-05A3一張
10鍵套B9912027-ZZCZZX-80T-06A3一張
11手柄軸B9912027-ZZCZZX-80T-07A3一張
12套筒B9912027-ZZCZZX-80T-08A3一張
13油杯B9912027-ZZCZZX-80T-09A3一張
14葉片油泵B9912027-ZZCZZX-80T-10A3一張
15傳動(dòng)軸B9912027-ZZCZZX-80T-11A3一張
16軸B9912027-ZZCZZX-80T-12A3一張
17軸承蓋B9912027-ZZCZZX-80T-13A3一張
18軸承透蓋B9912027-ZZCZZX-80T-14A3一張
19生產(chǎn)率計(jì)算卡一份
目錄
0引言1
1立式組合鉆床總體設(shè)計(jì)概述3
1.1零件加工工序圖3
1.2零件加工示意圖3
1.2.1鉆頭的選擇3
1.2.2導(dǎo)向選擇:4
1.2.3主軸的選擇4
1.2.4接桿的選擇5
1.3動(dòng)力部件的選擇5
1.3.1動(dòng)力部件的功率選擇5
1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇6
1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸6
1.3.4動(dòng)力循環(huán)的選擇7
1.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖7
1.4.1機(jī)床裝料高度的確定7
1.4.2夾具輪廓尺寸的確定7
1.4.3中間底座尺寸的確定7
1.4.4主軸箱各尺寸的確定7
1.4.5滑臺(tái)的選擇7
1.4.6動(dòng)力箱的選擇8
1.4.7其它配套部件的選擇8
2組合鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)8
2.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖8
2.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算11
2.2.1主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇11
2.2.2主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定12
2.2.3主軸箱動(dòng)力計(jì)算12
2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算14
2.3.2主軸箱的和手柄設(shè)置17
2.3.3傳動(dòng)軸直徑的確定:17
2.4主軸箱坐標(biāo)系計(jì)算18
2.5主軸箱上變位齒輪系數(shù)的計(jì)算24
2.6繪制坐標(biāo)檢查圖26
2.7主軸箱中軸的校核計(jì)算26
2.8齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算28
2.9其它31
2.9.1主軸箱中軸的支承軸承的類型選擇31
2.9.2軸上零件的固定與防松31
2.9.3主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)32
2.9.4油的選擇、密封件的選擇32
2.9.5主軸箱的安裝定位33
結(jié)束語(yǔ)34
致謝35
以往的研究中,自我的一致性和自我的積極性得到了充分的考察,大量研究關(guān)注了人們面對(duì)自我威脅時(shí)的自我防御機(jī)制,以及各種提高自我一致性、積極性的行為。最近研究者們開始注意到過(guò)分關(guān)注自我積極性可能帶來(lái)負(fù)面的效果,并試圖提出“淡化自我”、“安靜的自我”等概念,認(rèn)為較少自我卷入可能在許多情況下有利于自我管理的效率。但是自我一致性的反面—自我矛盾性—尚未受到充分的理論考察,同時(shí)也缺少系統(tǒng)的實(shí)證探索。針對(duì)這一不足,我們?cè)噲D提出一個(gè)新的自我矛盾性理論,整合人們不同的自我一致性與面對(duì)矛盾時(shí)的動(dòng)機(jī)反應(yīng)之間的關(guān)系。本研究主要試圖探討以下幾個(gè)問(wèn)題。
首先,從自我矛盾性的理論出發(fā),探索并驗(yàn)證自我矛盾性的概念結(jié)構(gòu),發(fā)展出合適的自我矛盾性測(cè)量問(wèn)卷。在此基礎(chǔ)上,考察自我矛盾性是否確實(shí)存在積極的作用。由于研究的階段和當(dāng)前條件的限制,主要從個(gè)體內(nèi)和個(gè)體間兩個(gè)層面分別檢驗(yàn)自我矛盾性是否對(duì)個(gè)人存在積極的作用。
其次,結(jié)合自我矛盾性和矛盾尋求兩個(gè)核心概念,探討兩者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。即檢驗(yàn)自我矛盾性理論中的核心假設(shè):個(gè)體在高自我矛盾時(shí)會(huì)回避自我矛盾,而在穩(wěn)定的低自我矛盾時(shí)會(huì)主動(dòng)尋求自我矛盾。
本研究的意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(t)理論意義方面,首先,本研究在以往研究的基礎(chǔ)上提出了自我矛盾性的理論,完整全面地闡釋了個(gè)體自我一致性場(chǎng)盾性的作用機(jī)制,解釋了個(gè)體自我矛盾性的來(lái)源、存在原因以及對(duì)個(gè)體的影響,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了個(gè)體主動(dòng)尋求自我矛盾的前提與條件,彌補(bǔ)了以往自我理論中僅單方面考察個(gè)體追求、維持自我一致性的不足。
其次,本研究提出的理論以及相關(guān)的實(shí)證研究豐富了人們對(duì)傳統(tǒng)意義上的“自我”的認(rèn)識(shí),強(qiáng)調(diào)了從個(gè)體內(nèi)、個(gè)體間以及個(gè)人與群體關(guān)系的角度對(duì)自我“功能”的價(jià)值進(jìn)行考察。以往大量研究中,研究者僅關(guān)注揭示自我的作用機(jī)制,并未考察這些機(jī)制對(duì)個(gè)人的影響是積極有益的,還是消極有害的。本研究的思路與目前“安靜自我”的研究取向保持一致,從理論上和實(shí)證上表明自我一致性除了對(duì)個(gè)人保持身份認(rèn)同存在積極意義外,過(guò)分地追求自我一致性、否認(rèn)或壓制自我矛盾性會(huì)帶來(lái)消極的后果。
(2)實(shí)踐意義方面,本研究中提出的理論和實(shí)證研究結(jié)果可以在以下幾個(gè)方面得到實(shí)踐應(yīng)用。首先,通過(guò)認(rèn)識(shí)到自我矛盾性的意義,心理健康教育中可以根據(jù)自我矛盾性的原理強(qiáng)調(diào)個(gè)體對(duì)自我的不斷探索,而非試圖尋求、維持一個(gè)高度自我一致的自我。其次,意識(shí)到自我矛盾性的原理,保持適度的自我懷疑和自我關(guān)懷,有助于個(gè)體避免因自我防御策略所帶來(lái)的認(rèn)知偏差,如本研究中考察的“歷史終結(jié)錯(cuò)覺(jué)”。最后,自我矛盾性對(duì)他人印象的影響有助于人們?cè)谟∠蠊芾頃r(shí)注意避免高度自我一致的形象,以改善自己在他人眼中的形象.
2 研究設(shè)計(jì)
本研究主要圍繞“自我矛盾性”和“矛盾尋求”兩個(gè)核心概念,從自我矛盾性的概念與維度結(jié)構(gòu)、自我矛盾性的積極意義及其與矛盾尋求之間的關(guān)系三個(gè)大方向進(jìn)行研究(主要研究設(shè)計(jì)見圖3).
研究設(shè)計(jì)主要包括三大部分。第一部分包括研究一,主要內(nèi)容是編制自我矛盾性問(wèn)卷,確定問(wèn)卷的維度。第二部分對(duì)應(yīng)研究二,主要從個(gè)體內(nèi)和個(gè)體間兩個(gè)角度探討自我矛盾性的積極意義。研究2a考察自我矛盾性對(duì)于個(gè)體“歷史終結(jié)錯(cuò)覺(jué)”的緩解作用,研究2b考察觀察者對(duì)不同自我矛盾性個(gè)體的態(tài)度和評(píng)價(jià)。第三部分包括研究三和研究四,內(nèi)容包括編制矛盾尋求問(wèn)卷,并采用問(wèn)卷研究和實(shí)驗(yàn)研究的方式考察自我矛盾性與矛盾尋求之間的關(guān)系。其中,研究3a編制矛盾尋求問(wèn)卷,驗(yàn)證其信效度。研究3b采用橫斷設(shè)計(jì),通過(guò)問(wèn)卷的方式初步考察自我矛盾性與矛盾尋求之間的關(guān)聯(lián).研究4a通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的方式首次驗(yàn)證自我矛盾性對(duì)個(gè)體矛盾尋求行為的影響,}司時(shí)考察自我領(lǐng)域的可變性是否起到調(diào)節(jié)作用。在研究4a的基礎(chǔ)上,研究4b考察自我矛盾性作用的機(jī)制,檢驗(yàn)個(gè)體矛盾尋求動(dòng)機(jī)的中介作用;同時(shí),考察自我領(lǐng)域的可變性是否起到調(diào)節(jié)作用。最后,研究4(考察自我矛盾性的一個(gè)邊界條件,具體檢驗(yàn)被試自身的自我矛盾性是否影響實(shí)驗(yàn)操作的效果。
研究的基本假設(shè)如下:自我矛盾性包含三個(gè)維度,分別對(duì)應(yīng)自我概念內(nèi)部的矛盾、自我概念與反饋信息之間的矛盾以及自我改變;相對(duì)于自我概念較低的個(gè)體,中等、高自我矛盾的個(gè)體更不容易受“歷史終結(jié)錯(cuò)覺(jué)”的影響;面對(duì)自我矛盾性程度不同的對(duì)象,人們對(duì)中等程度的自我矛盾性的個(gè)體態(tài)度更積極;矛盾尋求是一個(gè)單維度的動(dòng)機(jī)變量;低自我矛盾的個(gè)體更愿意尋求矛盾信息,更可能參與可能帶來(lái)矛盾信息的行為。
3 主要研究?jī)?nèi)容及框架
關(guān)鍵詞:懸索橋總體設(shè)計(jì)
懸索橋適用于大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)。橋面是由鋼纜和吊索來(lái)承受,作為橋面主要結(jié)構(gòu)物的加勁梁的跨度相當(dāng)于吊索的間距.成為一個(gè)小跨度的彈性支承連續(xù)梁,所以主跨的大小與加勁梁剛度沒(méi)有很直接的關(guān)系。而作為承受橋面的關(guān)鍵構(gòu)件的銅纜是由塔支承著并由強(qiáng)大的錨碇錨固著,只有塔和錨碇的穩(wěn)定才能使鋼纜來(lái)承受橋面上的各種荷載。因此,懸索橋在適合的地形、水文和地質(zhì)條件下都可以建造,只是造價(jià)比較高。往往適用于其他橋型難以適用的特大跨徑橋梁。以目前來(lái)說(shuō),當(dāng)主跨超過(guò)700m的橋,幾乎都是懸索橋(已建成的其他
橋型只有斜拉橋,主跨為890m的多多羅橋和856m的諾曼底橋)。而小于700mm的跨徑中,懸索橋和斜拉橋還是有很大的競(jìng)爭(zhēng)力,有好的地質(zhì)條件,錨往比較容易建造,如汕頭海灣橋和鵝公巖長(zhǎng)江大橋;有時(shí)有特殊要求,如廈門海滄橋和日本東京灣的彩虹橋.航空的限高和航運(yùn)要求的通航凈空,迫使他們選用懸索橋,因?yàn)閼宜鳂虻乃呤切崩瓨虻?/2;在施工過(guò)程中,懸索橋始終在一個(gè)靜定穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)下,容易控制,風(fēng)險(xiǎn)小,也使一些人偏愛(ài)懸索橋的原因。表1列出40余座世界大跨度懸索橋的主要尺寸。
橋梁總體設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題,首先要適應(yīng)地形、水文、地質(zhì)等自然條件的限制,也要符合橋面交通和通航的使用要求。本文主要以50年代以后建的懸索橋進(jìn)行分析,因?yàn)樗鼈兂浞治acoma大橋被風(fēng)吹毀的教訓(xùn),以下討論的參數(shù)僅僅是一般情況的參考值,對(duì)于有特殊條件和特殊要求不必苛求。
一、跨度比
跨度比是指邊孔跨度與主孔跨度的比值。其中對(duì)單跨懸索橋而言邊孔跨度可視為主塔至錨碇散索鞍處的距離.跨度比受具體橋位處的地形與地質(zhì)條件制約,每座橋都不同。如三跨懸索橋的跨度比就比單跨懸索橋的大一些,這是為了減少邊孔的水中墩并減少主孔跨徑。
由以上兩表看來(lái),三跨懸索橋跨度比一般在0.25~0.4之間,但世界上最大的懸索橋--明石海峽大橋在0.51。單跨懸索橋跨度比一般在0.2~0.3之間。為了使在恒載條件下,主纜在塔兩側(cè)的水平力相等,要求主纜與塔兩側(cè)的傾角相等,單跨的懸索橋的邊跨主纜是直拉式,因此,一般情況單跨的邊主跨比應(yīng)該比三跨懸索橋小,單跨的邊跨跨徑與散索鞍位置還有很大的關(guān)系。
從結(jié)構(gòu)特性方面來(lái)考慮,假設(shè)主孔的跨度以及垂跨比等皆為定值,在用鋼塔時(shí)懸索橋單位橋長(zhǎng)所需的鋼材重量隨跨度比減小而增大;當(dāng)用鋼筋混凝土塔時(shí),跨度比減少增加的延米用鋼量很小,當(dāng)跨度比由0.5~0.3時(shí),增加用鋼量約5%,跨度越大時(shí),增加鋼用量的百分比越小。
二、垂跨比
懸索橋的垂跨比是指主纜在主孔內(nèi)的垂度和主孔跨度的比值,垂跨比的大小對(duì)主纜中的拉力有很大的影響,因此它在較大程度上影響著主纜的用鋼量、結(jié)構(gòu)整體剛度、主孔豎向和橫向的撓度。垂跨比與主纜中的拉力和塔承受的壓力呈反比。垂跨比與塔的高度也有直接影響,它們呈正比關(guān)系。垂跨比越大,懸索橋豎向撓度和橫向撓度都加大。一般都在1/10~1/11之間,鐵路橋更小一些。
懸索橋的主纜垂跨比除了對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度有影響以外,它對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性也有一定的影響。懸索橋的豎向彎曲固有頻率ωb將隨垂跨比的加大而減低;懸索橋的扭轉(zhuǎn)固有頻率;將隨垂跨比的加大而增高;懸索橋扭轉(zhuǎn)與堅(jiān)彎固有頻率比也將隨垂跨比的加大而有顯著的增大;懸索橋的極慣距<。>將隨垂跨比的加大而減小。
三、寬跨比
寬跨比是指橋梁上部結(jié)構(gòu)的梁度(或主纜中心距)與主孔跨度的比值,對(duì)于一般橋型的中小跨度而言,可控制在大于1/30左右,有足夠的橫向剛度。由于橋梁寬度一般由交通要求確定的,對(duì)于特大跨度橋梁就很難保證這個(gè)要求了。在統(tǒng)計(jì)的懸索橋資料中1000m以上跨徑的寬跨比都小于1/30,甚至達(dá)1/60,雖然有些橋梁為了增加抗風(fēng)穩(wěn)定性,在風(fēng)嘴外側(cè)再增加挑板或在中央分隔加寬并透風(fēng)。從表面上來(lái)看是加了梁寬,但實(shí)際是改善氣流條件,增加抗風(fēng)穩(wěn)定性而不是為了增加橫向剛度的。
四、加勁梁的高寬比與高跨比
加勁梁的梁高和梁寬之比與梁高與主孔跨度之比是密切相關(guān)的兩個(gè)指標(biāo),由于加勁梁的受力狀態(tài)是多跨彈性支承連續(xù)梁,看來(lái)梁高和主孔跨徑不是那么密切,但是從風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定性來(lái)看,還要考慮加勁梁要有足夠的抗扭剛度,以抵抗渦激共振的發(fā)生。
加勁梁常有桁架式和箱梁式。80年代以前建成的懸索橋以抗架梁為主,它對(duì)布置雙層橋面的適應(yīng)性較好,有的下層是鐵路,加勁梁的梁高在7.5~14m,高跨比為1/180~1/70。(詳見表1)在過(guò)去不需要雙層交通時(shí),也有用箱梁和板梁斷面。特別是Tacoma橋由于采用版梁斷面,流線型很差,在不大的風(fēng)速下被風(fēng)吹得扭曲失穩(wěn)而破壞。1966年塞文橋首次采用了箱梁為加勁梁,80年代,英國(guó)亨伯橋成功地建成,以后單層橋面的加勁梁多數(shù)采用箱梁。加勁梁高一般在2.5~4.5m,箱形梁的高跨比大體在1/400~1/300,為了有比較好的流線型,加勁梁的高寬比一般在1/7~1/11(詳見表1)。但是81年建成的亨伯橋和1997年建成的瑞典高海岸橋橋?qū)挾紴?2m,梁高達(dá)4.5~4m。
實(shí)際上高寬比和高跨比是存在一定的矛盾的。在橋面寬度確定以后,梁高小一些,斷面的流線型可以好一些,有利于風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定,但高度太小會(huì)導(dǎo)致加勁梁的抗扭剛度削弱太多,容易導(dǎo)致渦振和抖振的發(fā)生產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疲勞,人感不適及行車不安全。為此還要控制高跨比。在設(shè)計(jì)中初選加勁梁斷面方案后,對(duì)于特大橋應(yīng)做風(fēng)洞的節(jié)段模型試驗(yàn),修改斷面、測(cè)定各種參數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)驗(yàn)算和各類風(fēng)振分析。特別要注意風(fēng)向帶有一定攻角時(shí),加勁梁斷面的流線型"鈍化",風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定性要差一些。對(duì)于特大跨度的橋或高風(fēng)速地區(qū)的橋梁,采用如同墨西拿海峽大橋方案,做成左右兩個(gè)能適應(yīng)風(fēng)流線型的橋面系,利用寬的中央分隔帶透風(fēng)解決風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定。
五、加勁染的支承體系