工程实例教学法

工程实例教学法（精选十篇）

工程实例教学法 篇1

关键词：教学改革,工科专业,教学方法,工程力学

0 引言

《工程力学》具有抽象性的特点, 其基本定理、推论均来源于实践, 既有较强的理论, 又与工程和生产实践密切联系。传统教学强调课程本身理论的系统性与公式的推导, 但缺少将工程实际问题简化为力学模型的实例。重视工程实例对于工科专业学生的实践能力培养尤为重要, 需要注重学生的创新能力培养。在教学中强化工程概念, 对于培养学生的专业素质和学生的创新精神是非常重要的。笔者从事工程力学系列课程教学过程中, 认识到教学过程应当广泛联系工程实际, 教学中首先向学生展现综合实例的工程背景, 然后进行具体简化建立力学模型, 最后再回到实践中去, 培养学生工程实践能力。因此, 自2010年开始引入“鸟巢”工程、海上大型钻井工程、海底输气管道、空客A380、海上大型风力发电等大型工程作为《工程力学导论》教学实践素材, 引导学生理解力学学科门类、研究方法、大型工程实践, 取得了较好的教学效果。本文以“鸟巢”工程为例, 分析其主体结构, 建立力学分析模型, 阐述其涉及的典型力学问题。

1“鸟巢”工程概述

“鸟巢” (国家体育场) 位于北京奥林匹克公园中心区南部, 为2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场。“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成, 共有24根桁架柱, 建筑顶面呈鞍形, 长轴为332.3米, 短轴为296.4米, 最高点高度为68.5米, 最低点高度为42.8米。“鸟巢”的工程建造难点众多, 其钢结构工程、混凝土结构工程、膜结构工程、内外装修工程、防水工程、机电设备工程、施工管控等方面均有各自的特点和难点, 大量采用新材料、新技术、新工艺、新方法。涉及力学方面的难题诸如4.2万吨异型钢构件的加工组装、大跨度马鞍型空间钢结构屋顶临时支撑体系整体卸载、Q460超强超厚钢钢板焊接等问题。

2“鸟巢”工程的力学模型

实际工程如何简化为力学模型是本科生实践教学的重要内容之一, 将“鸟巢”看似复杂无序的结构简化为桁架柱和门式钢架, 有助于培养学生的抽象建模能力。从“鸟巢”的鸟瞰图 (图1) 可以看出其钢结构极其复杂, 可简化为24根桁架柱及其支撑的门式钢架组成[1~3], 简化示意图如图2~图4所示。钢结构屋盖由24榀大跨度门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成, 柱距约为38m。整体结构 (图2) 按照主次作用分为主结构 (包括桁架柱, 桁架梁如图3所示) , 立面次结构和楼梯, 肩部次结构和顶面次结构。主结构构件相互支撑, 形成网格状构型, 次结构构件采用与主构件相同的外形尺寸, 不规则地分布于主结构的外表面, 从而形成体育场独特的“鸟巢”造型。主、次结构构件均为大尺寸焊接薄壁箱形截面, 在肩部大量采用空间扭曲箱形构件。

3 鸟巢工程涉及的典型力学问题

“鸟巢”工程涉及的典型力学问题可总结为静力学、材料力学两类问题, 其中静力学研究物体的受力、平衡条件及平衡方程的应用[4];材料力学研究工程中的强度、刚度和稳定性问题具, 分析构件在载荷作用下受力、变形的规律及其实用计算方法[5]。

3.1 大型构件吊装问题“鸟巢”工程涉及大量巨型结

构件的吊装问题, “鸟巢”工程中的桁架柱采用卧拼法, 主桁架主要采用平拼法, 即构件吊装前必须进行翻身工作。由于构件重、体型大, 翻身时吊点设置和吊耳选择难度大, 尤其吊装桁架柱时的翻身, 吊耳在翻身和吊装时的受力变化大, 必须考虑桁架柱的三向受力。而且, 在翻身过程中的构件稳定性比较难控制。分段吊装时, 桁架柱和主桁架之间存在多个管口的对接问题, 由于接口为箱型断面, 需保证多个管口的对口精度, 难度巨大 (图5、图6) 。吊装使用起重能力最大的德国利勃海尔800吨全路面汽车起重机。吊车自重96吨, 液压伸缩主臂重65吨, 加上变幅副臂、配重及起吊物件总重量近400吨, 为避免对地基造成破坏, 吊车的站位平台上铺设了一层加固钢板。

吊装大型构件需确定构件及起吊设备的平衡受力, 确定合理的吊点位置及所需吊索长度。平衡状态确定的思路: (1) 通过对被吊结构进行分析确定重心位置, 且给定吊点的位置; (2) 给定吊索在受力状态下的长度, 通过对吊索结构分析, 找到使吊索结构平衡的索力以及挂点和两吊点的空间相对位置; (3) 由吊点位置即可获得被吊结构的空间姿态及其受力状态, 进而可验算被吊结构的强度、刚度和稳定性[6]。整个吊装体系 (图7 (a) ) 可拆分为被吊结构和由索、滑轮所组成的索结构两个子结构组成的平衡状态的力学模型, 而整个吊装体系中吊绳传递力具有连续性。通过这两个子结构上所共有吊点的平衡方程和变形协调条件来确定 (图7 (b) ) , 其中P=G, 由此形成两个子结构组成的两个平面汇交力系问题。将两个子结构中吊点的线位移约束后, 图7 (c) 与图7 (a) 中吊装体系的力学模型是等效的, 即分别在吊力P和重力G的作用下所求得的支座反力, 与吊装平衡状态下各子结构在整个吊装体系中吊点处的节点力相等, 且两个子结构的受力状态与整个吊装体系的受力状态相同。因此, 可等效地采用图7 (c) 所示的两个子结构对整个吊装体系进行力学分析。

3.2 桁架柱最大受力位置

“鸟巢”42000吨钢结构主要由24个桁架柱支撑, 24根桁架柱的最大外形尺寸达到25米×20米, 每根柱子有近700吨。桁架立柱之间的距离都约为38米。每根立柱向左右分别伸出两个刚架, 与对面的立柱一起承受大跨度桁架的力。“鸟巢”主桁架的双榀贯通最大跨度达到260米, 如果用传统低强度钢材, 将使钢材断面增大, 在焊接时容易出现问题, 而能适应这一要求的低合金高强度钢材“Q460E”此前在国内从未生产过。在受力最大的6个桁架柱的受力最大部位, 使用了一种叫做Q460的高强钢材。这种钢材在国内建筑钢结构中是首次使用。桁架上方受力最小的部分, 杆件钢板厚度则仅为60毫米。鸟巢结构中柱子与桁架的交接点, 成为柱头 (图6) 。“鸟巢”的桁架柱脚是受力最大的部位, 因此, 桁架柱脚部分使用的钢板厚度达到110毫米, 为整座“鸟巢”钢板厚度最大值。

3.3 大跨度钢结构临时支撑卸载问题

国家体育场“鸟巢”采用临时支撑的施工方法给设计和施工带来新的课题和挑战, 主要问题有临时支撑设计、拆撑方案制定以及拆撑过程中临时支撑和主体结构内力和变形控制。这些问题的解决须对拆撑进行全过程模拟, 预测临时支撑和主体结构内力和变形的发展和变化情况, 进而确定合理和最优的临时支撑设计和拆除方案。拆撑过程是主体结构和临时支撑相互作用的一个复杂力学状态转变过程, 是荷载由临时支撑承担逐渐转为由主体结构本身承担的过程。对于主体结构来讲是加载过程, 而对于临时支撑来讲是卸载过程。在鸟巢的建设过程中, 有78根临时搭建的钢柱支撑着鸟巢的钢铁“枝蔓”。卸载, 就是将这78根支柱产生的78个受力区域, 缓慢而又平稳地卸去, 让鸟巢由被外力支撑的状态, 变成完全靠自身结构支撑。因而, 现在的支撑塔架, 对整个钢结构本身来说其实是加载。原先设立的78个受力点分布在鸟巢的外圈、中圈和内圈上, 其中外圈24个、中圈24个、内圈30个 (图8) 。为保证卸载的顺利进行以及主体结构的安全性, 制定合理的卸载原则和主体结构的落架方式非常关键。经过严密计算和论证, 专家们将卸载的过程分解成7大步骤, 每一大步骤里又包含5个相似的小步骤, 总共35个环节, 保证主体结构受力状态转变缓慢。卸载前需要使液压千斤顶代替临时支撑与主体结构接触位置的支撑钢板, 便于精确控制卸载过程。卸载后, 鸟巢的钢结构会出现正常的沉降和扭曲, 如果沉降和扭曲程度在设计控制的范围内, 即卸载成功。

4 认识小结

为了培养学生的应用能力, 即分析解决问题的能力, 力学课程教学除了按教材教学外, 还应注意将国内外大型工程中出现的新材料、新工艺、新技术等方面的知识渗透到教学中, 扩大学生知识面, 强化学生分析问题、解决问题的能力, 使其在走向工作岗位后对所学知识有较强的应用能力[7~9]。在课堂教学中采用实例教学, 通过展示反映工程第一线的挂图、力学模型、工程实物、多媒体图片、视频等, 使学生对工程实物及工程问题有一个初步的了解。利用多种媒体增加学生的感知能力, 学习中逐步将感性认识深化为理性认识, 从而加深对基本理论的理解和掌握, 培养提高他们的观察思考能力[10]。

在课堂讲授通常以工程实例引入, 容易激发学生的学习兴趣。对具体定理、推论的数学推导过程注重讲思路、讲方法、讲要点。采用课题提问, 读书报告, 大作业等方法, 加强学生理解知识, 应用知识, 特别是综合性、创造性地应用知识能力的培养。

通过实例教学, 使学生认识到工程力学在工程实际中所起的重要作用, 以激发学生学习工程力学课程的积极性, 做到有针对性地培养学生运用所学的理论和方法, 分析和解决工程实际问题的能力。同时, 这对于拓宽学生的工程知识面, 增强学生的适应性有很好的促进作用。

参考文献

[1]李兴钢.国家体育场设计[J].建筑学报, 2008 (08) .

[2]李兴钢.第一见证“:鸟巢”的诞生、理念、技术和时代决定性[D].天津大学, 2012.

[3]范重, 刘先明, 范学伟, 胡纯炀, 胡天兵, 吴学敏, 郁银泉.国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J].建筑结构学报, 2007 (02) .

[4]北京科技大学、东北大学编.工程力学 (静力学) .北京:高等教育出版社, 1997:1-3.

[5]北京科技大学、东北大学编.工程力学 (材料力学) .北京:高等教育出版社, 1997:1-3, 251-252.

[6]刘学武.大型复杂钢结构施工力学分析及应用研究[D].清华大学, 2008.

[7]王红卫, 李育文, 徐建国等《.工程力学》新体系的探索与实践.河南教育学院学报 (自然科学版) , 2001, 10 (1) :39-40.

[8]刘超英.高等工程专科学校工程力学教学改革探讨.中州大学学报, 1999, 3:72-73.

[9]杨浩泉, 周平.在工程力学教学改革中加强对学生综合能力的培养.杭州电子工业学院学报, 2001, 21 (2) :69-71.

生态工程的实例和发展前景教学反思 篇2

教学反思

本节内容是在必修课中生态学基本概念和原理的基础上的拓展和应用，教学目标在于学生能够运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。教材选择的六个生态工程各有特色，教师可以根据学生的经验，区域的特点进行选择，搭配出适于学生学习的内容。我选取的是城市环境生态工程和农村综合发展型生态工程的实例。方式是对环境问题进行调查，组织学生进行研究性学习，将学生分成不同的课题小组，调查城市生态工程的现状，再以报告的形式进行讨论，效果较好。在我的这节课中，我主要采用了授导式教学和研究型学习相结合的教学手段，避免了课堂的沉闷乏味，使学生有学习的热情，激情。而且适当问题的设置，帮助学生拓展了思维。但在实际操作的过程中，知识的深度与广度还没有挖掘很深，另外问题的设置也有不恰当的地方。还有对时间的合理应用与控制没有协调好，需要在以后的教学过程中积累经验，逐渐改善。本节课是新课程大纲中新增加内容，涉及知识面广，较为宏观。学生通过自主学习，课后搜集相关资料，以小组汇报和课本剧的形式呈现生物圈2号，取得了较好的效果。基本学会了运用生态工程原理解决现实生活中的生态问题

某基坑支护工程加固实例 篇3

【关键词】支护工程；水平位移；分析研究；加固措施

0.前言

建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时，需开挖基坑，进行施工降水和基坑周边的围挡，同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护，确保正常安全施工的一项综合性工程。建筑基坑工程的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和其周围土体的变形，以保证周围相邻建筑及地下公共设施的安全[1]。

1.工程概况

本工程基坑深度17.50m，水位埋深5.5m，采取钻孔灌注桩+预应力锚索与土钉墙支护相结合的联合设计方案。

基坑北侧1m处是运行的铁路，其它周边没有建筑。

根据基坑开挖深度和地面建筑物荷载的分布情况，支护方案设计如下：上部3.5m采用土钉墙，下部采取钻孔灌注桩垂直支护，桩中心距1.4m，桩径800mm，桩长17m。设置二排锚索，局部三排，锚索水平间距第一排为1.4m，锚索长度16m，第二排锚索长度15m，间距仍为1.4 m，桩间喷射素混凝土，防止桩间土的局部脱落。

场地原为剥蚀岗坡地貌，地形高差变化较大，总体上第四系地层西北厚，东南薄，东南个别地段基岩面已接近于地表。由于进场前已进行了场地整平，大范围的挖方与填方使得上部素填土层的分布范围及厚度变化均较大。场区地基土自上而下为：

（1）①层素填土：由粉质粘土﹑粉土﹑砂﹑碎石组成。

（2）②层粉质粘土：分布不广。

（3）②-1层粉质粘土：局部含有少量碎石与少量氧化铁、铁质结核。

（4）②-2层粉质粘土：多呈透镜体夹在可塑状态的粉质粘土层中。

（5）②-3层淤泥质粉质粘土：可塑，灰黑色，含腐殖质，中密，湿。

（6）②-4层淤泥质粉质粘土：软塑，灰黑色，含腐殖质，稍密，饱和。

（7）粉土：硬塑，黄褐色，红褐色，中密～密实，稍湿～湿，局部含少量碎石。

区域地下水基本属于第四系孔隙潜水，只有少数地段稍显承压性。水质经分析判定，对各类水泥无侵蚀性。

2.工程事故特征

本工程土方开挖与锚索的施工交叉进行， 5月15日进行了第三层土的开挖，深度为5.6米，从晚上至第二天中午挖至坑底， 没有发现异常，但是5月20日下午发现坑北侧铁路有沉降现象，坑上冠梁出现裂纹，且变形有不断加大的趋势，监测结果见表1。

3.事故原因分析

通过对上面事故特征的描述可知，本基坑事故发生的原因如下：

（1）锚索或锚杆养生时间较短，锚固体未达到设计强度，就进行了挖土作业，致使抗拔力达不到设计值，导致支护结构变形较大，部分区域地表出现裂缝现象等。

（2）第三层土6米的土层一次开挖，开挖土层深度过大，更加劇了支护结构的变形。

（3）铁路的运行，使基坑上部土体产生震动，降低了土体剪切强度，也加剧了基坑的变形。

4.加固方案

为确保支护结构的安全，经现场实地调查，综合分析变形、施工工况，并对基坑支护结构现状进行相关验算，提出如下加固处理措施[2]：

（1）停止最里侧铁路的使用，至基坑回填完毕。

（2）对地表裂缝用水泥砂浆填充，防止地表水的侵入。

（3）加大变形观测密度，每天早晚各一次，至变形稳定后再适当加大观测间隔；加强周边巡视，并做好巡视记录。

（4）对场地东侧及南侧部分区域进行卸载处理，减小土压力，卸载后表面重新作硬覆盖，防止地表水侵入。

（5）转运站冠梁顶部加水平支撑（详见图1），这样一方面可以传递基坑不同侧的土压力，使部分土压力抵消，另一方面可提高基坑支护体系的整体性，该阶段施工期间基坑内部停止作业。

（6）由于基坑东侧跨度长（30.8米），在其局部采取地面锚拉的措施，通过对桩体进行直接预应力锚拉（详见图2），提高桩体水平支护力，以减小基坑的变形，该阶段施工期 基坑内部停止作业。

（7）支撑及挖土作业结束后，根据支护结构变形情况，确定是否需要局部增设锚杆的方案[3]。

图1 水平支撑施工图 图2 地锚施工图

5月20日开始加固，实施过程中，基坑北侧和东侧变形逐渐变小。5月24日加固工程施工完毕，基坑基本停止变形，加固过程和加固后水平变形观测结果如表1。

表1 加固施工前后水平位移观测值

注：数据都为向基坑内偏移数据。

5.结论 （下转第149页）

（上接第100页）（1）深基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全与稳定.而且还要严格控制基坑周围地层变形。

（2）基坑工程获得实时变形监测数据非常必要。

（3）施工进度是影响基坑变形的重要因素之一，在施工过程中土方开挖必须等到锚杆或锚索强度稳定之后方可进行。 [科]

【参考文献】

[1]高大钊.深基坑工程设计（M）.北京：机械工业出版社，1999.

[2]冶金工业部主编.地基处理技术5基坑开挖与支护（M）.冶金工业出版社，1993.

工程实例教学法 篇4

关键词：自动控制原理,工程实例,教学改革

一、课程特点与教学改革思路

《自动控制原理》课程2015年以来成为我校全体飞行员必修的一门专业基础平台课程。这样,授课对象由地面工程学员变为空中飞行学员,授课学时由50学时缩减为30学时,可以说对课程标准的要求越来越高了。但是,作为我校飞行员各专业基础的《自动控制原理》课程不论从教学方法还是教学内容和手段上都沿用了几十年前的方式。在教学方法上,存在上课方式老套、呆板,课堂气氛沉闷,学员上课积极性不高等问题,急需根据教学对象和课程学时的变化,转变传统教学方式和方法,提高学员学习《自动控制原理》课程的兴趣和重视程度,意识到课程学习的重要性和意义。

磁盘自动读取控制系统是自动控制专业的一个重要的应用实例。为此,笔者在教学授课过程中,探索通过磁盘驱动器读取控制系统的循序渐进设计实例,在每一章都根据该实例介绍相关自动控制的基本概念和原理,逐步对此实例进行深入分析。通过一个工程实例贯穿课程教学始终,一气呵成,具有连贯性,变抽象为具体,便于学员理解和分析自动控制的基本概念和基本理论。

二、工程实例法授课改革的主要内容

磁盘驱动器系统的具体工程实例,涉及知识面较广,既是非常重要的实际控制系统设计问题,又是有益的学习辅助示例。针对循序渐进性设计实例———磁盘驱动器读取系统,结合具体实例介绍自动控制的一些基本概念和理论。

第一章首先确定设计步骤:(1)确定控制目标;(2)确定控制变量;(3)确定初步的设计要求;(4)确定系统初步配置步骤。磁盘可以方便有效地存储信息。磁盘设计主要关注于数据容量和读取速度。磁盘驱动器读取位置的设计目标是准确定位磁头,以便正确读取磁盘磁道上的信息。需要实施精确控制的变量是磁头的位置。磁盘的旋转速度在1800~7200转/分,磁头在磁盘上方不到100nm的地方“飞行”,位置精度指标初步定为1μm。进一步要求有:磁头由磁道a移动到磁道b的时间小于50ms。在确定了磁盘驱动器系统的基本设计目标之后,针对这个系统,首先要确定受控对象、传感器和控制器,然后建立受控对象和传感器的数学模型。结合这个实例,讲解自动控制的一些基本概念:被控量、给定值、控制装置、被控对象、闭环反馈控制等。

第二章假设磁盘驱动器读取系统用永磁直流电机来驱动磁头臂转动。结合本章介绍数学模型的概念。什么是数学模型,如何建立一个系统的数学模型,数学模型的类型,结构图等效变换的法则,等等。磁头安装在一个与磁头臂相连的簧片上,由弹性金属制成的簧片能够保证磁头以小于100nm的间隙悬浮于磁盘之上。磁头读取磁盘上各点的磁通量,并将信号提供给放大器。在读取磁盘上预存的索引磁道时,磁头将生成偏差信号。再假定磁头足够精确,传感器环节的传递函数为H(s)=1。同时,用电枢控制式直流电机模型作为永磁直流电机的模型,并令Kb=0,这是一种近似模型,但是已经具有了足够的精确度。此外,还假定簧片是完全刚性的,不会出现明显的弯曲。系统中,手臂与磁头的转动惯量J=1N.m.s2/rad;摩擦系数b=20N.m.s/rad;放大器系数Ka=10-1000;电枢电阻R=1Ω;电机系数Km=5N.m/A;电枢电感L=1m H。电机Km和力臂传递函数,放大器传递函数为Ka,反馈通道传递函数为H(s)=1,代入参数可以得到G(s)的二阶近似模型:。按照结构图等效变换法则,代入G(s)可以得到:。当Ka=40时,,于是当R(s)=0.1/s(rad)时,利用MATLAB仿真可得系统的阶跃响应曲线。

第三章结合本控制系统主要介绍时域分析法的基本内容。时域性能指标、典型一阶、二阶系统分析方法、稳定性分析、稳态误差的计算等。讨论图1给出的磁头控制系统,延续控制系统的设计流程。首先确定系统预期的性能指标设计要求,然后调整放大器增益Ka,尽可能使系统具有优良的性能。控制目标是:使系统对阶跃输入信号r(t)的响应速度尽可能地快,同时:(1)限制阶跃响应的超调量和固有振荡;(2)降低干扰对磁头输出位置的影响。这里只考虑电机和机械臂的二阶模型,忽略线圈感应的影响。磁头控制系统结构如图1所示。

当干扰信号Td(s)=0时,系统输出为,于是有。利用MATLAB软件仿真得到系统的响应曲线,由曲线分析,当Ka从30增大到60时,干扰作用的影响已经降低了一半。当Ka增大时,系统的超调量也随之增大。为了使性能指标满足设计要求,必须折中选择合适的增益Ka,选择Ka=40。还需要明确的是,这样并不能保证系统性能满足其他的设计要求。在适当调整系统配置后,讨论如何通过调整Ka,使系统保持稳定。调整后的磁头读取系统增加了可以开、关的速度反馈传感器,而电机、负载和位置传感器等都保持不变。首先考虑速度传感器反馈回路断开时的情况,此时的闭环传递函数为:,其中。得到闭环特征方程为s(s+20)(s+1000)+5000Ka=0。由劳斯判据可知,为了保证放大器稳定,放大器增益Ka应该满足Ka<4080。当速度传感器回路闭合时,相当于为系统添加了速度反馈。由于反馈因子为1+K1s,系统的闭环传递函数为:。代入G1(s)和G2(s)得到闭环特征方程为:(ss+20)(s+1000)+5000Ka(1+K1s)=0,由劳斯判据可知,K1=0.05和Ka=100时能保证系统稳定,可以得到系统单位阶跃响应曲线和性能指标。超调量小于5%,调节时间小于250ms,单位扰动的最-3大响应小于5×10。磁盘驱动器的设计就是一个折中与优化的实例。磁盘驱动器必须能够对磁头进行精确定位,并尽可能地降低由于参数变化和外部振动对磁头定位精度造成的影响。机械臂和支撑簧片可能会与外部振动产生共振。驱动器可能受到的干扰主要包括物理振动、磁盘转轴轴承的磨损和摆动,以及元器件老化引起的参数变化等。讨论磁盘驱动器对干扰和系统参数变化的响应特性,当调整放大器增益Ka时,分析系统对输入信号的瞬态响应和稳态误差。讨论控制系统设计流程的最后两个设计模块。假设磁头控制系统的控制器是一个增益可调的放大器。已知系统数学模型,当输入信号R(s)=1/s时,干扰信号T(ds)=0时,计算磁盘驱动器读取系统的稳态误差。当反馈回路H(s)=1时,可以得到跟踪误差E(s)为:,于是。由此可见,系统对阶跃输入的稳态跟踪误差为零。这一结论与系统参数无关,无论参数取何值,这一结论都成立。接下来,当调整放大器增益Ka时,分析系统的瞬态响应。令干扰信号T(ds)=0,系统的闭环传递函数为:,运行MATLAB程序,当Ka=10和Ka=80时,可以分别得到系统的瞬态响应。当Ka=80时,系统对输入指令的响应速度明显加快,但响应过程中出现了不可接受的振荡。

再来分析单位阶跃干扰信号Td(s)=1/s对系统的影响,希望干扰不会明显地影响到系统的性能。令参考输入R(s)=0,Ka=80,可以得到闭环系统对Td(s)的响应为:,运行MATLAB程序,当Ka=80且Td(s)=1/s时,得到系统的瞬态响应曲线。分析可知,如果要进一步降低干扰对系统的影响,就必须将ka增大到80以上。但是,这将导致系统的单位阶跃响应中出现不可接受的振荡。下一步设计系统使其响应既快速又不会出现振荡。

第四章结合实例介绍PID控制和根轨迹的基本概念。引入一个速度反馈回路,由此构成一种新的控制系统结构,用PID控制器代替原来的增益放大器,以便得到所期望的响应。从系统的原始模型出发,选择新的控制器。PID控制器的传递函数为:,由于受控对象模型G(1s)已经包含有一个积分环节,取KI=0,因此,实际上选择了PD控制器,其传递函数为G(cs)=Kp+KDs。本例的设计目标是确定Kp和KD的取值,以便使系统能够满足性能指标的设计要求。

为了得到参数变化时的根轨迹,将Gc(s)G1(s)G2(s)写成,其中,z=KP/KD。取z=-1,于是。利用MATLAB可以得到系统的实际响应曲线,根据性能指标计算结果可以得出,设计的系统满足所有性能指标要求。系统在经历20ms的调节时间以后,确实达到了终值。实际上,系统响应会迅速达到终值的97%,然后再缓慢地趋向于终值。

磁盘驱动器用一个弹性簧片来悬挂磁头。这一弹性装置可以用弹簧和质点来建模。

第五章研究簧片对整个电机—负载系统的影响。结合本章内容主要介绍频率特性的基本概念。含有弹性簧片的模型包括质点M、弹簧k和滑动摩擦b,假定外力u(t)由机械臂施加于簧片,由质点—弹簧—阻尼器系统的传递函数。其中ξ=0.3,固有谐振频率fn=3000Hz,即ωn=18.85×103rad/s。控制器传递函数为Gc(s)=K(s+1),电机线圈传递函数为:,负载传递函数为磁头位置控制系统,包括了簧片的弹性影响。

为了得到磁盘驱动器读取系统的频率响应,取K=400,首先绘制系统开环对数幅频特性。在绘制对数幅频特性近似曲线时,根据定义式得:20log K(jω+1)G1(jω)G2(jω)G3(jω)。在谐振频率ω=ωn处,对数幅频特性近似曲线比渐近线高出了约10d B。由精确伯德图可以得出,闭环系统的带宽为ωB=2000rad/s。当ξ≈0.8,ωn≈ωB=2000rad/s时,由可以估计得到闭环系统的调节时间为Ts=2.5ms(Δ=2%)。只要K≤400,谐振频率点就会超出系统带宽。系统模型考虑了弹性簧片的振动影响,并增添了一个零点为s=-1的PD控制器。当K=400时,系统的增益裕度为22.9d B,相角裕度为37.2°。由系统的单位阶跃响应,计算出调节时间为Ts=9.6ms。

第六章主要介绍校正的概念。为磁盘驱动器读取系统设计一个合适的PD控制器,以便保证系统能够满足对单位阶跃响应的设计要求。闭环系统配置了前置滤波器,目的在于消除零点因式(s+z)对闭环传递函数的不利影响。为了得到具有最小节拍响应的系统,将预期的闭环传递函数取为:。最小节拍响应要求α=1.82,于是要求调节时间满足ωnTs=4.82,由设计要求有Ts≤50ms,如果取ωn=120,这样就2应该有Ts=40ms,模型中的分母变为:s+218.4s+14400。2可以得到系统的闭环特征方程为:s+(20+5KD)S+5KP=0。由于两个闭环特征方程是等价的,因而有218.4=20+5KD和14400=5KP,得到KP=2880,KD=39.68,控制器为Gc(s)=39.68(s+72.58)。前置滤波器为:。本例系统模型忽略了电机磁场的影响,但得到的设计仍然是很准确的。计算出系统的实际响应超调量0.1%(<5%(预期值)),调节时间40ms(<250ms),单位阶跃干扰的最大响应6.9×10-5(<5×10-3)。可以得出,系统满足了所有的设计指标要求。

三、工程实例法授课存在的问题及解决方法

工程实例式教学法虽然有诸多优点,但是不得不考虑的是学时的分配问题。课程学时由原来的50学时缩短为30学时,甚至更少,如何在这种情况下实现工程实例法的应用是一个摆在课题组面前的难题。这就需要我们根据教材适当取舍教学内容,进行合并和删减以及精简,针对培养对象,依据课程标准,制定合理的教学内容。以一个大家日常生活耳熟能详或者是实际飞行训练中的飞机自动控制系统为例,通过性能指标设计要求,引入自动控制的基本原理和概念以及数学分析方法。当然,对于学员来说,不仅仅是掌握一个工程实例,它的目的是要抛砖引玉,掀开冰山一角。通过这个例子使大家明白如何分析我们遇到的实际控制问题,培养学员解决实际问题的能力,掌握分析和设计方法,举一反三,并最终创造性地解决工程实际问题。

四、结语

《自动控制原理》是我校飞行员各专业的平台基础课程,过去的地面工程学员教学偏向于重理轻工,注重于数学公式的推导和公式计算,忽视了工程实例式教学方法的运用,使学员普遍缺乏实践动手能力和解决工程实际问题的能力。通过课程教学改革实践,教学内容贯穿一个磁盘驱动器控制系统实例讲解,增加了学员的学习兴趣和针对性,使学员的学习效果得到了显著提高。

参考文献

[1]赵静.基于自动控制原理的教学改革实践探究[J].中国成人教育,2011,(17):147-148.

[2]赵肖宇,刘坤,梁清梅.一个工程实例贯穿“自动控制原理”教学过程[J].牡丹江大学学报,2012,(2):180-181.

[3]彭小芳,方卫红,刘良兵,邬晓岚.“自动控制原理”教学改革与实践探索[J].中国电力教育,2013,(7):84-85.

[4]程曼,高立艾,袁洪波.自动控制课程创新型教学方法与手段的研究[J].科技信息,2013,(9):20.

石墨加工废水工程实例 篇5

采用钙盐沉淀+混凝沉淀工艺处理石墨加工废水,废水水量200m3/d,进水水质:[F-]≤500mg/l、SS≤300mg/l、pH=2～4,出水水质满足<污水综合排放标准>(GB8978-96)中的二级标准.采取投加石灰的.钙盐沉淀处理法及投加聚和氯化铝的混凝沉淀法的二道工序的处理工艺,处理水的含氟量最低可降到2mg/L左右,一般在5mg/L左右.

作 者：陈景光 赵伟 张俊 CHEN Jing-guang ZHAO Wei ZHANG Jun 作者单位：陈景光,CHEN Jing-guang(青岛海安生物环保有限公司,青岛,266012)

赵伟,ZHAO Wei(青岛市李沧区环境监测站,青岛,266042)

张俊,ZHANG Jun(青岛建筑设计研究院,青岛,266003)

城市道路整治工程实例 篇6

1 工程概况

海盐县朝阳西路位于老城区, 建设年代较早, 现状道路车行道宽7 m, 为水泥路面, 当时主要考虑摩托车, 自行车及行人通行, 车道比较窄, 已不能满足现在日益增多的汽车通行。另外, 由于道路建设时间比较长, 已快到道路使用期限, 路面裂缝比较多, 部分板块破损严重, 两侧2.5 m人行道也已经出现老化, 人行道板凹陷破损较多, 道路两侧, 一边为商铺, 一边为新开发小区 (有用地可用) 。随着新小区的建成, 交通流量的增加, 道路将不能与之配套, 急需整治。

2 整治过程

1) 车行道的整治。

对道路横断面进行拓宽, 由于有用地条件, 拓宽车行道至10 m, 对于没有破损的路面可利用老路面, 处理如下:

对旧路面的纵横板块接缝进行切割清洗, 板块间两边各切割4 cm～5 cm, 总宽度不小于8 cm, 深度不小于8 cm的凹槽, 对板缝下部用高压水枪冲洗干净后, 再用压缩空气枪对缝内积水吹净, 同时用氧气切割火枪 (或冲灯) 沿板缝加热至缝干燥状态后, 灌入优质乳化沥青封底并加沥青砂填筑后, 再用乳化沥青封面。灌缝要饱满, 须现场验收。灌缝后在凹槽内人工洒布粘层油后填补细粒式AC-13C沥青混合料, 用平板振荡机振动压实。

对原水泥路面进行整平以保证路面平整, 保证旧路面平整度小于15 mm, 用3 m直尺测量后做好标记。用AC-10C型细粒式混凝土对原水泥路面进行整平, 整平后铺设玻纤网。

玻纤网的搭接与固定:玻纤网横向搭接15 cm, 并要根据铺设方向将后一端压在前一端之下, 纵向应搭接10 cm, 纵向搭接处用铁丝绑扎固定, 间距50 cm, 横向搭接处采用固定器, 可用水泥钉或铁膨胀螺钉直径为6 cm, 长为8 cm～10 cm。固定一端后用人力或机械拉紧铺平 (张拉伸长率为1.0%～1.5%) , 并用固定器固定另一端后浇筑沥青。

玻纤材料技术要求:网孔尺寸为20×20, 抗拉强度为不小于50 kN/m, 网孔形状为矩形方孔, 测试温度为20℃±2℃, 玻纤网采用自粘式玻璃纤维土工格栅。

玻纤网上面加铺沥青混凝土:7 cm AC-25C型粗粒式沥青+3 cm AC-13C型细粒式沥青, 标高不足处, 用AC-25C型粗粒式沥青补足。拓宽部分车行道需新建垫层基层和路面, 具体结构为15 cm级配碎石垫层, 30 cm C15混凝土基础, AC-25C粗粒式沥青+3 cm AC-13C细粒式沥青路面。

2) 人行道的整治。

由于老的人行道破坏严重, 再利用意义不大, 所以将老的人行道板全部翻除重建, 考虑到景观效果以及耐用性, 将原来的普通预制人行道板改用花岗岩道板, 并将平侧石材料一并换成花岗岩, 具体为:4 cm花岗岩人行道板+2 cm M10砂浆卧底+10 cm C10混凝土+8 cm级配碎石。作为城市中心地带的道路, 这样的选材大大提高了道路的景观效果以及耐用性, 从细节处提升了道路品质。

3) 道路纵断面控制。

根据实测原地面标高进行道路纵断拉坡, 以尽量拟合原地面坡度及标高为原则, 适当抬高路面 (5 cm左右) , 通过用AC-25C粗粒式沥青来控制路面标高。路面结构图见图1。

4) 施工期间注意事项。

根据设计图纸严格按照CJJ 1-2008城镇道路工程施工与质量验收规范等国家有关施工规范和施工技术规程进行施工准备及施工测量、放样等工作。施工期间应采取必要的排水措施以保证路基干燥, 确保路基压实成型。根据沿线沟浜、池塘分布情况开挖排水边沟, 沟底纵坡不小于0.3%。压好的路基要平整密实, 防止沉陷, 没有波状及显著轮迹。在检查达到要求的密实度后, 方可进行上层土方作业。路槽经修整碾压后应平整密实, 没有明显的碾压轮迹, 无翻浆、弹簧和起伏现象, 横坡与设计道路横坡一致。沿线若存在大面积杂填土路段, 土基如达不到设计要求强度, 应进行换填处理, 换填材料采用砂砾, 厚度不小于50 cm。若填土工程分几个作业段施工, 每层填土与邻区交接时, 如彼此不在同一时间填筑先填地段应向外层留台阶, 每层台阶宽度不得小于1 m, 高度不得大于30 cm。如两区同时填筑, 则应分层相互交叠衔接, 即一层向邻近区延伸50 cm, 次层缩进50 cm。路基工程施工必须严格执行CJJ 1-2008城镇道路工程施工与质量验收规范等有关施工规范和施工技术规程要求道路工程施工技术要求、材料选用、施工及验收、质量检验评定均应按下列国家有关施工规范和施工技术规程要求严格执行:GB50092-96沥青路面施工及验收规范、JTJ 036-98公路改性沥青路面施工技术规范、CJJ 1-2008城镇道路工程施工与质量验收规范JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范、JTJ 076-95公路工程施工安全技术规程。

3 结语

本文从一个实例出发, 探讨了城市道路整治过程中, 道路工程中的若干问题, 主要包括道路的拓宽, 路面的加层, 人行道的翻新, 实际工程中还需要注意道路整治过程中相关配套管线的一并改造, 对于这块本文不做深入探讨。通过整治, 道路的交通性能及景观需求得到明显改善, 带来周边地块的商业价值得到明显提高, 进一步提升城市的居住环境。

摘要：以某工程实例为背景, 从道路的拓宽、路面的加层及人行道的翻新等方面探讨了城市道路整治过程中的相关问题, 通过整治, 道路交通性能及景观需求得到明显改善, 进一步提升了城市的居住环境。

关键词：城市道路,加铺,整治,拓宽

参考文献

隧道病害整治工程实例浅析 篇7

某隧道建于1996年, 全长578 m, 洞内有9条曲线, 隧道建成后, 多次发生落石将混凝土拱圈击穿事件, 业主为了安全考虑, 曾先后于2000年和2002年前后两次加固隧道.在空洞部分拱上砌筑片石墩柱和片石护拱, 填塞稻草.由于原衬砌混凝土质量差, 部分地方厚度仅有5 cm, 部分边墙未和拱接触, 中间夹有风化石, 外表用砂浆抹面, 部分地段拱圈开裂, 拱圈受围岩压力后错台严重, 经雷达扫描, 部分拱圈背后空洞较高.岩层为灰绿色强风化泥岩、页岩和砂岩互层, 掉块地段多为砂岩层。

2 施工中存在的问题

原隧道无任何施工原始记录, 设计仅依据雷达扫描成果。为了减少开挖后的回填量, 设计半径比原隧道增加50 cm, 圆心抬高20 cm, 净高6.7 m。设计为从中间向两头跳槽开挖, 衬砌长度5 m一模。工期3个月。在实施的过程中发现, 雷达扫描结果仅供参考, 部分地段实际情况与雷达成果不吻合, 主要原因是该工程属旧隧道改造, 原有衬砌未与围岩紧密接触, 已有空洞, 围岩长期风化松弛, 松弛圈扩大, 岩体密度降低, 雷达波速减缓, 部分地方形成岩体间空腔, 岩性不一致。由于实际断面与雷达扫描推测设计的不一致, 导致多处变更设计, 同时需要改变施工方案。

当拆除原衬砌后, 在页岩和砂岩互层区均发生塌方, 尤其在顶部有空洞的区域, 围岩长期风化松弛, 一经拆除旧拱圈, 马上发生塌方, 掌子面很难稳定, 施工难度大, 由于随时掉块, 不能及时封闭, 导致塌方段长期暴露, 扩大了塌方, 形成恶性循环。

隧道洞口浅埋段围岩风化严重, 到处渗水, 局部形成股流, 考虑到施工安全, 设计上要求从中间向两端拆除扩挖, 根据该设计制定的施工方法要求风水管线每次都要拆装, 电线每次都要拆接, 否则就被砸断, 从而导致浪费材料, 耽误时间, 返工活比较多, 成本加大, 工序安排困难。空洞和塌空区域绑扎钢筋比较慢, 比较危险, 衬砌完后回填困难, 回填不易保证质量。

由于该工程属于旧隧道改造, 在未拆除扩挖段无法确定空洞的大小和稳定状态。塌方规模不定, 塌方体不能将塌腔堆至设计拱圈之外, 导管无处打, 虚渣注浆起不到效果。当采取喷浆防护时, 由于塌腔太高够不着, 打两次混凝土需增加一台车, 半径比现有台车设计半径至少大45 cm, 塌腔距离位置不定, 如果用简易台车, 人工上料暴露时间长, 易出安全事故。

3 解决方案

3.1 未扩挖地段解决方案

在未扩挖地段, 如果原拱圈上有空洞, 在保证安全的情况下, 采用人员进入空洞探察大小和稳定状态;人员无法进入的地段, 采用开槽探察或用风枪打眼探测空腔高度和堆积物状态。

对于空腔连通比较好, 高度不太高, 堆积物未填满的区段, 在原衬砌上采用人工将松渣扒至设计衬砌拱圈外侧, 铺一层河砂, 在空腔下侧布设纵向工字钢, 浇注混凝土, 填满空腔, 形成挑梁, 预防原拱圈拆除后形成的塌方 (如图1所示) 。对于空腔比较高, 在原拱圈上又无法支撑的区段, 先在空腔内喷一层素混凝土封闭围岩, 再行拆除旧拱圈。

3.2 塌方地段解决方案

对于塌方不太高段 (高度<5m) 地段, 先施工设计衬砌断面内的开挖、防水板、衬砌, 待设计衬砌拱圈完工后再铺拱外部防水板, 打混凝土护拱或做浆砌片石护拱, 如果能够施工护拱以上锚喷网支护, 还应继续施工。对于不超过3～5m段, 在护拱上砌片石墩柱顶住围岩, 由于属塌腔地段, 下部混凝土拱刚作好, 塌腔内温度高、湿度大, 施工环境差。

塌方高度超过5m地段, 待塌腔基本稳定后, 考虑到安全, 采用工字钢、钢筋网和喷射混凝土造壳, 壳下面再做防水层 (挂无纺布、防水板) , 二次衬砌60cm混凝土。 (如图2所示)

当该工序完成后施工混凝土护拱, 中间最薄处厚度控制在1.5～2.0m, 护拱上部再吹1.5米厚砂, 由于设备原因, 使用现有设备吹砂很慢, 1小时仅能吹1方, 工效极低, 成本远高出业主给的单价, 后经比较研究, 采用搭架做台阶人工填砂, 该方法明显加快施工进度, 该段里程为K2226+190m～+218m段, 最后一模封拱后采用留孔吹砂 (如图3所示) 。

对于塌方高度超过5m, 塌腔不稳定, 仍在继续发展的地段 (如图4所示) , 由于存在安全隐患, 塌方体又未将衬砌断面内填满, 打管棚无处支撑, 用环向工字钢配合纵向工字钢施工速度慢, 工字钢前端无法进去安装, 素喷混凝土或喷射钢纤维混凝土因为塌腔内危险随时在掉块, 人员和台架均不敢进去 (如果有机械臂尚可) , 只能等待塌方稳定。对于塌方高度7～11m以上, 如果架立环向工字钢支撑, 配合钢筋网和外覆钢板用喷射混凝土造壳, 只能起心理上的安慰, 起不到防护和支撑的效果, 巨石随时可能将工字钢壳击穿, 更不安全, 如果采用两次衬砌, 第一次30cm素混凝土, 然后再做40cm钢筋混凝土二衬, 这样既可以保证人员安全, 又可保证防水及外观质量。但由于该节段只有27m左右, 再做一部台车工期不允许, 原衬砌台车不能变径。最后通过比选, 采用二衬台车做防护, 从已打好的混凝土后慢慢向前推进, 每推1m, 绑扎双层钢筋网, 然后再向前推1m, 逐渐循环, 如果落石, 利用台车做人员防护, 双层钢筋网作为缓冲层, 台车推到位后, 立即做挡头, 采用泵送混凝土打衬砌, 边墙及拱部超宽部分采用同级砼回填, 拱部最薄处控制在大于60cm (如图5所示) 。

在施工衬砌结束后, 混凝土尚未初凝时, 在衬砌外侧靠塌腔空洞部分预埋3m长Ф50钢管, 间距30～40cm, 作为下一步打护拱立挡头用, 护拱与衬砌采用同级混凝土, 厚度1.5～2.0m, 护拱上再回填废轮胎作为缓冲层。由于此段无法施工防水板, 经变更, 采用掺防水剂的办法提高混凝土的抗渗等级, 施工缝处仍沿用BW-96型止水条, 从目前看, BW-96型止水条作用不大, 多处环向施工缝渗水, 由于属塌方地段, 最后一模长度为4米, 而模板台车长度为9米, 接缝处存在错台, 为了控制塌方, 最后一模混凝土顶在+100m处围岩上。

3.3 管棚地段解决方案

K2226+606m～K2226+623m处原设计属管棚段, 该段处于曲线上, 曲线半径130m, 原隧道洞顶有一公路横穿, 洞顶距公路路面不到2m, 还有一条1M深的涵洞位于洞顶轴线上 (如图6所示) 。由于当时隧道设计时仅凭雷达扫描, 原衬砌无任何资料。通过+613m处开槽勘探, 发现其上有钢筋混凝土护拱, 在曲线上打20m管棚很难控制, 另外管棚无法穿越双层钢筋网护拱, 通过比较, 设计院同意该段采用降坡通过, 保留原有混凝土护拱, 从+485m～+740m处设一竖曲线, 最低点设在K2226+621m处, 跨线桥 (护拱) 段采用20b工字钢锚喷网联合支护通过, 但管棚仍需施做 (如图7) 。考虑到节约成本, 节省时间, 经和业主、监理根据现场围岩状况商定, 大胆取消管棚, 采用20b工字钢先拱后墙强支撑通过。原衬砌拆除后, 发现跨线桥质量一般, 部分地段钢筋外露。采用正台阶法施工, 短距离掘进, 加密锁脚锚杆, 工字钢后空洞部分用浆砌片石填满, 下部边墙部分采用跳槽开挖, 半边施工。待初支护长度达6m以上时, 从K2226+608m～614m处先浇一模混凝土, 因为上跨公路中心线在K2226+613m处, 为了安全, 先将混凝土衬砌浇至K2226+614m处, 余1 m未衬砌, 在衬砌完成达到一定强度后, 将车改道至内侧K2226+608m～613m处, 再继续向出口+638m处拆除旧拱圈, 依次施工强支撑、锚喷网联合支护, 施工完衬砌后, 再做出口段明洞, 通过实施此方案, 节约投资, 节省时间近一个月。

3.4 进出口地段解决方案

进口K2226+100m～K2226+090m段, 由于原隧道开挖时未控制好导洞, 导洞在原隧道洞顶衬砌之外, 形成空洞, 围岩长期风化松弛, 在拆除2m一节的旧拱圈时, 发生坍塌, 根据现场状况, 加工字钢顶不到围岩, 反增加人员暴露时间, 决定采用素混凝土一次打满或顶部打1m厚的混凝土, 剩余空洞用浆砌片石或混凝土填满, 填不满只能留少许空腔, 二衬采用防水混凝土。K2226+090m～067m段原设计为50 cm素混凝土衬砌, 初期支护为14号工字钢1榀/m, 因为设计依据不准确, 开挖后的塌方形成空腔导致架立工字钢已无多大意义, 起不到支护作用, 即使架立好工字钢后, 由于塌方导致边墙和拱部均超挖, 无法抵到围岩上, 背后只能用浆砌片石回填, 速度慢, 工效低, 容易形成新的塌方, 通过研究, 采用边墙部位满打混凝土, 拱顶保证60 cm厚度, 然后再做一层护拱。为了预防塌方, 只能短拆短衬, 各段长度不一, 因台车为9 m, 所以短衬导致接头处错台严重, 围岩不规则, 随时塌方掉块, 防水板未挂, 导致多处施工缝渗水。

4 结论和建议

经过病害整治后, 目前隧道运行状况良好, 拱圈未发现任何异常, 通过此次病害整治工程, 提出以下建议:

(1) 对于旧隧道改造, 应摸清原来开挖的形状和原始资料, 如果仅凭雷达探测, 远远不能满足施工需要。

(2) 设计图只能作为参考依据和指导施工, 应准备多套方案解决不同的围岩状况。

(3) 施工工序应从两端向中间施工, 减少水、电、风管线的拆装和不必要的损失。当然, 也可以越过明洞段从稍好的地段向两头和中间开挖, 有利于衬砌台车施工和明洞及洞门及早施工。

(4) 施工工艺应逐节开挖配合跳槽开挖, 锚喷网支护紧跟, 减少围岩再次风化松弛, 衬砌紧跟, 减少初期支护过分承力。

(5) 分段根据具体情况确定所用支护方法, 可以采用初期支护+衬砌, 初期支护+一次衬砌+二次衬砌, 一次衬砌+二次衬砌的作法。因为防水剂在掺加过程中人为因素很多, 目的是防渗漏, 但解决不了施工缝渗水的问题, 如果施工缝处按规定作好止水带效果稍好, 最好的办法是采取两次支护, 在一次支护完工后, 挂好防水板后再进行下道工序, 这样可避免渗水问题。

(6) 断面宜用断面仪实测为准, 不能凭雷达扫描的断面确定数量, 应该实测实量。

摘要：以某隧道病害整治工程为背景, 分析指出该病害隧道在整治过程中存在的问题, 提出各种地质条件下的处理方案, 总结病害隧道整治过程中应注意的问题, 为以后的类似问题提出施工依据。

关键词：隧道,病害,整治

参考文献

[1]赵国旗, 朱鹏勇.铁路隧道衬砌开裂病害整治方法初探[J].铁道工程学报, 1997, (3) :85-91.

某基坑支护工程加固实例 篇8

关键词：支护工程,水平位移,分析研究,加固措施

1 概述

建筑基坑工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时, 需开挖基坑, 进行施工降水和基坑周边的围挡, 同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护, 确保正常安全施工的一项综合性工程。建筑基坑工程的设计与施工, 既要保证整个支护结构在施工过程中的安全, 又要控制结构和其周围土体的变形, 以保证周围相邻建筑及地下公共设施的安全[1]。

2工程概况

本工程基坑深度17.50m, 水位埋深5.5m, 采取钻孔灌注桩+预应力锚索与土钉墙支护相结合的联合设计方案。基坑北侧1m处是运行的铁路, 其它周边没有建筑。根据基坑开挖深度和地面建筑物荷载的分布情况, 支护方案设计如下:上部3.5m采用土钉墙, 下部采取钻孔灌注桩垂直支护, 桩中心距1.4m, 桩径800mm, 桩长17m。设置二排锚索, 局部三排, 锚索水平间距第一排为1.4m, 锚索长度16m, 第二排锚索长度15m, 间距仍为1.4m, ;桩间喷射素混凝土, 防止桩间土的局部脱落。场地原为剥蚀岗坡地貌, 地形高差变化较大, 总体上第四系地层西北厚, 东南薄, 东南个别地段基岩面已接近于地表。由于进场前已进行了场地整平, 大范围的挖方与填方使得上部素填土层的分布范围及厚度变化均较大。场区地基土自上而下为: (1) 层素填土:由粉质粘土、粉土、砂、碎石组成。 (2) 层粉质粘土:分布不广。 (2) -1层粉质粘土:局部含有少量碎石与少量氧化铁、铁质结核。 (2) -2层粉质粘土:多呈透镜体夹在可塑状态的粉质粘土层中。 (2) -3层淤泥质粉质粘土:可塑, 灰黑色, 含腐殖质, 中密, 湿。 (2) -4层淤泥质粉质粘土:软塑, 灰黑色, 含腐殖质, 稍密, 饱和。粉土:硬塑, 黄褐色, 红褐色, 中密~密实, 稍湿~湿, 局部含少量碎石。区域地下水基本属于第四系孔隙潜水, 只有少数地段稍显承压性。水质经分析判定, 对各类水泥无侵蚀性。

3 工程事故特征

本工程土方开挖与锚索的施工交叉进行, 5月15日进行了第三层土的开挖, 深度为5.6米, 从晚上至第二天中午挖至坑底, 没有发现异常, 但是5月20日下午发现坑北侧铁路有沉降现象, 坑上冠梁出现裂纹, 且变形有不断加大的趋势, 监测结果见表1。

4 事故原因分析

通过对上面事故特征的描述可知, 本基坑事故发生的原因如下:a.锚索或锚杆养生时间较短, 锚固体未达到设计强度, 就进行了挖土作业, 致使抗拔力达不到设计值, 导致支护结构变形较大, 部分区域地表出现裂缝现象等。b.第三层土6米的土层一次开挖, 开挖土层深度过大, 更加剧了支护结构的变形。c.铁路的运行, 使基坑上部土体产生震动, 降低了土体剪切强度, 也加剧了基坑的变形。

5 加固方案

为确保支护结构的安全, 经现场实地调查, 综合分析变形、施工工况, 并对基坑支护结构现状进行相关验算, 提出如下加固处理措施[2]:a.停止最里侧铁路的使用, 至基坑回填完毕;b.对地表裂缝用水泥砂浆填充, 防止地表水的侵入;c.加大变形观测密度, 每天早晚各一次, 至变形稳定后再适当加大观测间隔;加强周边巡视, 并做好巡视记录;d.对场地东侧及南侧部分区域进行卸载处理, 减小土压力, 卸载后表面重新作硬覆盖, 防止地表水侵入;e.转运站冠梁顶部加水平支撑 (详见图1) , 这样一方面可以传递基坑不同侧的土压力, 使部分土压力抵消, 另一方面可提高基坑支护体系的整体性, 该阶段施工期间基坑内部停止作业;f.由于基坑东侧跨度长 (30.8米) , 在其局部采取地面锚拉的措施, 通过对桩体进行直接预应力锚拉 (详见图2) , 提高桩体水平支护力, 以减小基坑的变形, 该阶段施工期基坑内部停止作业。g.支撑及挖土作业结束后, 根据支护结构变形情况, 确定是否需要局部增设锚杆的方案[3]。5月20日开始加固, 实施过程中, 基坑北侧和东侧变形逐渐变小。5月24日加固工程施工完毕, 基坑基本停止变形, 加固过程和加固后水平变形观测结果如表1。

注:数据都为向基坑内偏移数据。

6 结论

6.1 深基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全与稳定.而且还要严格控制基坑周围地层变形。

6.2 基坑工程获得实时变形监测数据非常必要。

6.3 施工进度是影响基坑变形的重要因素之一, 在施工过程中土方开挖必须等到锚杆或锚索强度稳定之后方可进行。

参考文献

[1]高大钊.深基坑工程设计[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[2]冶金工业部.地基处理技术5基坑开挖与支护[M].北京:冶金工业出版社, 1993.

EFCS工程的应用实例 篇9

在火力发电厂中EFCS系统采用现场总线和网络通信技术将6kv/10kv中压及380V低压系统中分散的各种装置的保护、测量、计量、控制、分析等综合功能联结起来组成系统。山西神头发电有限责任公司“上大压小”2×600MW级超临界空冷燃煤发电机组工程采用单元制炉、机、电集中控制方式, 两台机组合设一个集中控制室利用EFCS系统管理分散布置的电气设备。

1 工程简介

本工程发电厂厂用电电气自动化系统 (EFCS) 按照#1机和#2机设置2套独立系统。每台机EFCS系统配置2台服务器, 2台DCS接口机, 1台操作员站, 1台操作员兼工程师站并配置独立的网络。2台机公用设备分别接入#1机和#2机EFCS系统。其中每台机组服务器组一面柜放置在电子设备间, 每机组DCS接口机组1面柜放置在电子设备间, EFCS系统操作员站放置在集控室控制台上, 操作员兼工程师站布置在集中控制室电气工程师站。

2 工程实例EFCS系统的构成

EFCS系统采用分层、分布式网络系统结构, 从结构上看, 具体分为三层, 系统具体配置详见图1, 图中仅显示了1号机组和公用部分, 2号机组的配置同1号机组。第一层:站控层, 第二层:通信管理层, 第三层:间隔层。考虑到网络数据流量和系统的可靠性本工程#1机组和公用部分的通信管理机柜设置数量如下: (1) #1机组智能设备汽机/锅炉380V通讯管理机柜10CWC04由汽机、锅炉、保安/照明、电除尘380V通讯管理机通讯口、和2个机组智能设备管理机通讯口 (包括备自投装置、柴油发电机系统、同期系统、直流系统、UPS系统为励磁系统、厂用电快切、南自发变组保护、南瑞发变组保护等) 组成。 (2) 输煤/除灰380V通讯管理机屏B0CWC03由除灰/循环水、2个输煤380V通讯管理机通讯口组成。 (3) 公用及辅助厂房380V通讯管理机屏B0CWC02由公用/检修、化学水/升压站、煤仓间/厂前区380V通讯管理机通讯口、公用智能设备通讯管理机通讯口 (启备变保护屏) 组成。 (4) ECMS接口机屏。 (5) ECMS服务器屏。 (6) 机组6KV通讯屏。 (7) 公用6KV通讯屏。本工程电气EFCS系统网络层采用光纤以太网双网连接方式。6KV采用双电以太网, 380V系统采用单RS485;6KV综合保护测控装置和通讯管理机屏由四方华能公司提供;380V通讯管理机屏、380V厂用电综合保护测控装置、电源测控单元及智能马达保护器采用四方华能电网控制系统有限公司的CSF380系列产品;380V的保护装置每5台组成一组, 如图2。机组厂用, 备用电源系统ECMS显示画面包括:高厂变, 起备变, 汽机变, 锅炉变, 公用变, 化学变, 除灰变, 除尘变, 升压站变, 照明检修变, 循环水变, 脱硫变, 厂前区变, 启动锅炉变, 保安段和输煤变等。

3 EFCS系统技术先进性和经济效益

山西神头发电有限责任公司“上大压小”2×600MW机组工程EFCS系统利用分散安装于开关柜的测控单元、智能综合保护装置和智能马达控制器等终端智能装置, 实现以总线方式对电气的数据采集及监控功能, 将原先各自独立运行的6KV中压系统及400V低压系统中种类和数量众多的继电保护装置、测控装置、自动装置等通过现场总线或以太网联结起来构成系统。在技术上具有明显的先进性: (1) 该系统采用总线技术, 各智能装置信息在通信层实现信息共享, 取消了大量隔离元件、变送器、DCS的测点、DCS输入、输出模件和硬接线方式下的电缆, 极大的简化了二次接线, 减轻CT二次负担, 减少大量控制电缆进入电子间需要的大量空间。 (2) 通过网络和后台软件, 实现了电气系统的协调控制和运行管理, 提高了发电厂的自动控制水平和运行管理水平。 (3) 安装方便, 节省维护费用, 经济效益明显。

4 结束语

本工程EFCS采用现场总线和网络通信技术, 实现了厂用电中低压电气系统的保护、测量、计量、控制、分析等综合功能。EFCS系统与DCS系统还保留了一部分硬接线, DCS控制信号 (BC/BT) , 断路器状态 (FC, FT1, FT2) , 转换开关状态信号 (RM) , 及故障信号 (FB) , 以硬接线方式送至DCS柜, 其余信号则通过综合保护测控装置和EFCS系统以通讯方式送至DCS。EFCS系统有别于传统的DCS系统, 节省了不少DCS卡件、控制电缆数量, 同时控制系统二次接线更为简单。整个系统在运行过程中安全、可靠、先进、稳定, 为安装、检修工作提供了便捷, 起到了技术的引领作用。

摘要：本文介绍发电厂厂用电电气自动化系统 (EFCS) 利用现场总线和网络通信技术的优势提高电气系统综合自动化水平, 解决DCS对电气测点的限制, 减少大量电缆的敷设以及电缆进入电子间需要的大量空间、施工时间, 达到降本增效的目的。

关键词：EFCS,现场总线,网络通信技术

参考文献

[1]EFCS系统厂用系统通讯连接图.北京四方华能公司, 2012.

[2]钱莉莉.EFCS设计方案及工程实例.北京国电华北电力工程有限公司, 2008.

钢厂废水回用处理工程实例 篇10

目前钢铁行业的发展迅速, 一些钢铁行业的废水处理方式也得到了各部门的重视, 对钢铁行业的废水急性循环利用, 有利于实现可持续发展的战略目标, 和环境友好型社会的建设。所以就要对钢铁行业的废水处理技术进行改进, 增加钢铁行业由于要对产品进行降温而使用的水的利用率, 减少对废水的排放量, 从一定程度上, 对周围的环境进行保护。近年来, 钢铁行业在污水处理设备上的改革, 较有成效的解决了这一问题。本文将对污水处理工程进行具体的分析。

1 目前钢厂产生废水的情况

目前钢厂的废水产生主要是一些钢厂内部的生活用水, 和较大排量的生产排水。这些污水中, 体积大的污染物都较少, 污水中的污染物主要是一些颗粒悬浮物和一些浮油, 这些污染物处理起来的难度都比较低, 不会给污水处理工作带来太大的影响, 所以污水处理后的可用循环水也较多。

2 废水处理设备的工作流程

钢厂生产和生活所排放出的污水, 首先经过废水处理工程中国的格栅进行初步的处理, 拦截污水中较大体积的污染物。然后流入废水调节池当中, 在这里污水会与一种药水相遇并混合, 在调节池内部的搅拌机会增加污水与药水的混合速度, 污水在与药水进行均匀的混合后会流入下一个环节[1]。废水的沉淀池, 在废水的沉淀池里, 污水中酸碱值会得到很好的中和, 在污水酸碱值达到平衡后, 污水会流入下一个处理环节。污水的V型过滤池, 在这里, 污水中的SS会被处理出去, 接着会流入过滤系统, 在这里对污水中的污染物进行最后的过滤。最后流入反渗透系统, 完成最后的步骤后, 有污水处理工程中流出。完成整个污水的处理过程。

3 废水处理设备的主要结构

3.1 废水处理工程的格栅

格栅是指在污水处理工程最外部的结构, 通常是由钢筋和混凝土两种材料建成, 每个栅栏之间的距离不超过一米, 格栅前的水深深度也不超过一米, 格栅在废水处理工程的最前端, 主要是为了拦截污水中较大体积的污染物。为后续工程在处理污水的过程中减轻负担, 提高污水的处理效率, 进而提升污水处理后的质量。

3.2 废水处理工程的调节池

废水处理工程中的调节池, 通常建有2个, 与格栅的建筑材料相同, 都是由钢筋和混凝土建成, 调节池的是一个长三十米、宽十米、高五米的长方体结构。每个调节池的容量达一千五百立方米, 能对钢厂在运行过程中产生的污水进行储存。每个调节池的水内收有四台搅拌机, 这四台搅拌机的主要工作目的是为了防止污水中的悬浮物下沉, 增加污水处理工作中的难度[2]。调节池的作用主要是为了对污水的水质进行平衡, 使后续程序在对污水的处理中能更好的提高水质。

3.3 废水处理工程的沉淀池

废水处理工程中的沉淀池主要有四个部分组成。其一是混凝反应池, 混凝发应池的主要作用是, 使污水能较快速度的与混凝剂混合。混凝反应池有四个, 每个混凝池里都有一个搅拌机, 为了加快污水的和药剂的混合速度。其二是絮凝沉淀池, 絮凝反应池一共是由两个池组成, 主要的作用是减少药水的投入成本;其三是沉淀浓缩池, 这个池建有两个, 主要是对污水进行沉淀;其四是后混凝发应池, 共建有一个, 主要是为了对污水的酸碱度进行中和。

3.4 废水处理工程中的V型滤池

废水处理工程中的V型滤池共有两个, 同样是由钢筋和混凝土两种材料混合建成。V型过滤池主要是为了过滤掉污水中的SS, 滤池内液位传感器的设置可以更好的感受池内的水位, 从而进行调节, 使过滤效果达到最佳[3]。对过滤池的清洁方式具体有2种, 一般的是用水冲洗, 还有采用气冲洗的, 这俩种冲洗方式的效果都较好。

3.5 废水处理工程的过滤系统

废水处理工程的过滤系统的建设, 主要是为了对污水中的悬浮物进行进一步的处理工作, 减轻后续工程的工作负担, 提高工程的污水处理量, 从而减少污水处理工程的整体费用。

3.6 废水处理工程中的反渗透系统

废水处理工程中的反渗透系统主要有五个部分组成, 主要的部分有反渗透装置和辅助系统, 其中辅助系统又由五个部分组成, 这由大大小小近十个部分组成的反渗透系统, 主要是为了对污水进行最终的过滤工作, 实现污水真正的废到有用的转变, 增加污水的利用率, 减少污水排放, 进而保护周围环境。

4 利用处理后废水的方式

通过上述的污水处理工程, 钢厂在对污水处理后, 将会产生不少的重复利用水, 钢厂主要的污水来源是, 在对产品进行冷却时使用的水, 这些水受污染的程度较低, 只会含有一些, 钢铁产品表面的杂质, 而不会包含较大的污染物, 所以在对这些污水进行处理时的工作较容易, 污水处理的利用率也高, 主要用于钢厂的锅炉补给水、外供混合回用水两个方面[4]。在钢厂的用水方面有效的减少了投入成本, 同时还做到了节约水资源, 保护周围环境, 实现了可持续发展的战略目标。

5 结语

通过上文的分析, 我们可以得出, 钢厂对污水的回收利用共有两种方式, 废水的预处理和废水的深度处理。这两种方式对废水进行处理后, 得到的水可以达到钢厂用水的标准, 所以大大的降低了钢厂在用水方面的成本, 也在一定程度上节约了水资源。提高钢厂效益的同时, 也减轻了对周围水质的污染, 对保护环境起到了一定的作用。

摘要：从新中国成立以来, 随着改革开放的开展, 我国经济隋品也随之发展, 工业、农业、服务业都在一定程度上得到了发展。特别在工业的发展, 一些东北的老工业基地在不断的进步和发展, 工业在发展的同时必定会扩大生产, 扩大生产后排出的污水就会增加。如果不对这些污水进行妥善的处理, 就会对周围环境造成污染。本文将以钢厂的废水处理为例, 对废水处理进行分析, 并提出相应的整改措施。希望能对其他钢厂废水的处理工作起到借鉴作用。

关键词：钢厂,废水,回收利用,分析

参考文献

[1]刘玉梅, 万东, 赵维广等.青海某屠宰废水回用处理工程实例[J].水处理技术, 2013, 3 (05) :125-127.

[2]何磊, 吴志超, 王志伟等.膜生物反应器处理餐饮废水中水回用工程实例研究[J].环境污染与防治, 2010, 1 (05) :68-72.

[3]梁思懿, 赵兵, 范伟等.湖北新冶钢东钢厂区废水处理及回用工程设计[J].工业水处理, 2011, 2 (10) :85-88.