U形弯曲模设计浅析

2024-04-11

U形弯曲模设计浅析（通用5篇）

篇1：U形弯曲模设计浅析

1.U形弯曲模常见结构浅析

(1)对于弯曲精度要求不高,回弹值较小的零件,可采用图1所示结构。压弯时压料板将毛坯先压住再弯曲,弯曲后将工件顶起。如果工件卡在凸模上,则由推杆推下。

(2)对于弯曲精度有要求,回弹值较小的零件,则可采用图2所示结构。利用经验公式,算出回弹角及回弹半径,在凸模上作出补偿角及补偿半径,以消除回弹。

(3)对于弯曲精度有要求,回弹值较大的零件,可采用图3所示的结构。U形件弯曲,可用改变背压(顶板压力)的方法改变回弹角。背压加大,工件角部产生的正回弹大于底部正向凸起校平后产生的负回弹,从而回弹角加大。背压减小而又作最后底部校平时会产生负回弹,适当调整背压值,可使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。图3结构中,工件弯曲时,就可以预先将底部压出反向凸起的弧形。当工件从凹模取出后,由于弧面部分回弹伸直面使两侧产生负回弹,从

而补偿了圆角部分的正回弹。

(4)对于弯曲精度有要求,回弹值很大的零件,可采用图4所示结构，

其特点是采用一对摆动凹模,当凸模将坯料压弯至下死点时,迫使两摆动凹模向内压,使工件压成形以弥补弯后回弹量。当上模上行,弹顶销使摆动凹模张开复位。

在实际应用中,由于受材料性能、厚度等因素变化的影响,回弹值有所不同,上面四种U形弯曲模结构的凸凹模形状不可调节,故有时难以达到理想效果。

2.可调式U形弯曲模

对于料厚较薄、两侧边垂直度要求较高的、前面所述结构难以达到要求的零件,可采用图5所示的可调摆块式弯曲模。当压力机滑块下行,压料块将坯料压住,防止坯料位移,接着摆动块对坯料进行预弯曲。随着压力机滑块继续下行,固定凹模压着凸模下行,在斜块的作用下,摆动块绕销轴转动,将两侧边向里弯曲,通过调节螺钉3,弯到所需回弹补偿角。最后通过凸模与垫块接触完成U形件校正弯曲。

3.此模具凸、凹模的设计

(1)凸模为了补偿弯曲后的回弹和避免凸模、摆动块、斜块之间产生干涉现象,将两侧边设计成R1.5mm与5°斜边相切。

(2)凹模凹模的设计主要是摆动块的设计。这也是摆动弯曲模设计的关键。

摆动块厚度按坯料宽度加5~15mm,摆动块和销轴一般用T10钢制造,淬火硬度为55-60HRCHRC。因为这种模具凸、凹模由几部分组成,所以零件的制造精度、模具的装配精度都要求较高。因为此模具结构较复杂,所以在实践中,这种模具很少采用。

篇2：U形弯曲模设计浅析

1 方案的提出

实现形状较复杂的钢筋弯曲一次成形,往往需要电机频繁换向,这对电机提高了要求,也降低了加工效率。为保证电机不停止和不换向情况下的一次成形,需要有效地控制机械传动装置来实现不同弧段及弯曲方向的加工,过程中涉及多种逻辑判断,若单纯用继电器完成,势必增加硬件数量和电路联线的复杂程度,可靠性偏低。基于此,兼顾成本问题,本设计采用AT89S51单片机来控制继电器,并通过继电器的通断来转换齿轮盘的不同啮合,改变弯曲方向,从而实现Ω形钢筋弯曲的一次成形加工。

2 方案的实施

本设计方案的关键在于:齿轮盘构成,单片机程序控制。

2.1 齿轮盘的构成设计

如图1所示,该齿轮盘运用相同模数和压力角的齿数不同的5个齿轮,其中齿轮3固定,齿轮1、2、5啮合转动的同时沿底盘上的弧形导槽相对运动,齿轮4随着中心轴6转动。

图1中,序号1、2、5是齿数相同的齿轮并经键联接在各自传动轴上,齿轮1、2所安装轴的上端空套的是实现R1弧弯曲的套柱8,套柱下端面固联的是与轴采用键联接的电磁离合器(如图2);齿轮4用键联于轴6上,轴6上端空套的是实现R2弧弯曲的套柱7。空间上齿轮1与3、5(1不同4啮合,5用于改变1的转向),2与4、3,4与5保持啮合。工作时先是套柱8固联的电磁离合器闭合,动力经4带动齿轮1与2一正一反旋转并经套柱7实施R1弧的弯曲,与此同时1、2与3啮合并经底盘上弧形导槽沿3的内圈同向运动,经套柱8实施R2弧的弯曲。R1与R2弯曲到位的检测,分别由安装在电磁离合器壳体(非转动部分)和底盘上A、B处的接近开关完成,动作逻辑由单片机控制。C处是齿轮盘回到初始加工位置的检测开关。

2.2 单片机程序控制

本电路(图3)中用到五个PNP常开电磁感应型接近开关,其中四个分别经A、B、A1、B1接入并进行逻辑与后接入P0.0,实现R1、R2全部弯曲到位的检测,同时把每个到位状态经P1口在“状态显示/控制”上用发光二极管示出(如“状态显示/控制”上分别对应的A,B,A1,B1灯)。某R弧到位信号经P2口相应位(如图中a,b端;a1,b1用于备用或功能扩展)驱动继电器来切断齿轮盘中相应电磁离合器。工件弯成后E灯亮,等待卸件;按S1复位按钮则电机反转驱使齿轮盘回到初始位置,并经P0.5的F所联接近开关检测,复位时C灯亮;按S2启动按钮则单片机复位重新运行程序,加工新工件;按钮S3用于故障急停,按下后程序切断。

控制流程见图4,源程序略。

3 结论

经KeilμVision3在实验板上的测试,本设计中的单片机控制能较好地完成预定任务。实用中的电路及配件可以与设计不同,本设计采用接近开关可提高检测及加工精度,实用中也可在信号接口处采用光耦合来提高抗干扰能力。齿轮盘中齿轮大小可根据实际情况选取,所以本方案没有提出具体齿数,但选配齿轮时应参考驱动扭力和齿的分度精度,以满足设备弯曲弧度的精度需要。本设计方案不仅限于Ω型件弯曲,可通过改变接近开关位置和采用不同直径的套柱来实现不同弧段的弯曲,具有较强的扩展空间和较高的应用价值。

摘要：本文提出一种Ω形钢筋弯曲机设计方案,利用AT89S51控制齿轮盘的啮合转换,在不停止电机和不改变电机转向情况下能实现钢筋不同方向弯曲,能有效解决逐段圆弧弯曲的烦琐和工序过长,效率低下的问题。

关键词：钢筋弯曲机,设计,程序控制

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]徐瑞华,刘雪春,盛国.单片机原理与接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2008.

篇3：U形桥台设计施工若干问题的探讨

大量的桥台出现严重的早期病害不仅会影响公路的正常使用,而且加固维修也要耗费大笔费用。

之所以出现这些病害,除少数属于自然灾害所致外,其主要原因是设计考虑不周和施工方法不当,其中设计的因素往往是最重要的。现将常见病害发生原因及设计施工的改进意见分析如下:

1 侧墙

1.1 病害产生的原因

U形桥台的设计,一般将前墙和两侧侧墙共同组成的U形一起进行结构验算,而不单独计算侧墙的内力和应力,同时由于设计人员对其部分重要性认识不足,所以只从节约的角度出发,将其断面顶宽多定为60～80cm,外坡垂直,内坡4:1,有时翼尾还设计一个8:1甚至是4:1的比例悬坡,把侧墙逐层向翼尾挑长形成悬臂。

从U形桥台的俯视图看,侧墙好似一根一端固定一端自由的杆件,与前墙相连的一端为固定端,翼尾为自由端。从侧墙断面图看;侧墙也似一根一端固定一端自由的杆件,基础顶面为固定端,墙顶为自由端,就是说从两个图式看,侧墙尾翼的顶部,都是最容易变形移位的自由端,在实践中,当侧墙长度和高度达到8～10m以上且墙身设计得比较单薄时,在墙背土压力和车辆荷载压力作用下,翼尾顶部往往出现较大幅度的变形位移,明显向外倾斜;雨季台背填土湿度增大时,则变形进一步加剧。有些桥台在台腹填土或铺筑路面时用重型震动压路机碾压,侧墙即逐步向外倾斜变形。

有时设计人员还会产生误解:侧墙的外侧为锥坡,锥坡可以平衡一部分土压力。其实,这种想法是不可靠的,锥坡由于受到众多不利因素影响,比较容易发生软化、沉陷以致坍塌,本身尚且自顾不暇,其所能产生的平衡压力是不够的,因此一旦锥坡塌陷就要危及侧墙。

1.2 改进措施

侧墙的前端因与前墙连接借助前墙而具有较好的稳定性,但其后端的顶部却是自由的,容易变形,与前端的距离越大,其自由强度就越大,最后逐步趋近于完全丧失前端对其的嵌固影响而渐变为一幅独立的挡土墙,因此设计时应略偏于安全考虑,作为一幅独立的挡土墙计算,其作用荷载为墙背土压力加设计活载或压路机活载。

台腹填土应避免采用易于吸水膨胀的粘性土壤,尽量采用修路时的开山石碴或水稳性好的砂性土、火烧矸石风化砂等,以减轻墙背的土壤侧压力。

2 锥坡产生的原因及改进措施

2.1 产生的原因

一般路基的填土边坡的坡比需1:1.5才能保持稳定,高填土及易受洪水淹浸的边坡侧需要1:1.75才能保持稳定,而设计时为了缩短桥台侧墙长度,往往把桥台两侧锥坡前坡的坡比设计成为1:1,使其本身处于一种不稳定的状态,以致埋下了事故隐患。虽然锥坡坡面一般均设置片石护坡,使其表面的稳定性得到一定程度的改善,但锥坡面对的不利条件很多,同时,由于锥坡心部填土压实度一般都比较差,容易吸水膨胀软化。

锥坡的下部多处于设计洪水位以下,当被洪水淹浸时,填土含水量即处于饱和状态,极易液化坍塌。当裙墙被压前倾或向外推移时锥坡会随之外移,丧失稳定。

2.2 改进措施

把前坡坡比设计成1:1.2或1:1.3,以提高其自身的稳定性;锥心填土尽量避免采用容易吸水膨胀软化的粘性土壤,宜采用水稳性,良好的改性土、火烧矸石,最好采用风化砂砾,如采用火烧矸石、风化砂砾填筑锥心时,应采用分层填筑、砌石的方法施工。

3 裙墙病害的产生原因及防治措施

3.1 产生的原因

锥坡脚下的裙墙,大多被设计人员看成是无关紧要的附属建筑,一般均不计算墙背土压力,也不对结构进行抗倾、抗剪、抗滑验算,只从提高效益方面入手,设计的断面比较单薄,一般断面多为顶厚50～80cm面坡4:1,背坡垂直或面坡垂直点,背坡4:1而裙墙背后,是一个带有又高又陡仰坡的土体,其施加干裙墙的侧压力相当强大,如此单薄的裙墙往往不能满足实际需要,所以使用不久,在强大的土压力作用下,裙墙即向前倾斜,甚至坍塌,有的沿水平缝被剪裂,甚至被完全剪断错位,严重的连同基础一起向前推移滑动。

因为墙背土压力与墙背填土高度的平方成正比,有时把裙墙设计得比较高,高达2～3m缩短桥台侧墙,结果墙背土压力随着裙墙增高而飞速增长,这样一来墙的稳定性就更加难以保证。

有的设计往往忽视了裙墙的基础承载力,将裙墙奠基在较浅的松软土层上,甚至置于冲刷线以上的层面上,裙墙建成后,基础往往因土基不堪重负而下沉变形或洪水冲刷基底被掏空,最终导致裙墙失稳、跨塌。

3.2 防治措施

为了提高设计质量,防止裙墙早期病害发生。首先应把裙墙作为重要的承重结构看待,计算其墙背土压力,并验算其抗倾、抗剪、抗滑的稳定性,各项稳定性必须符合规定要求,其次把基础置于冲刷线以下,并尽量置于比较坚实的持力层上,确保基础稳定稳固,如无特殊需要尽量避免设计成高的裙墙,一般情况露出地面的高度最好不大于1.0m。

篇4：U形弯曲模设计浅析

1 炮架初步结构设计和刚强度分析

1.1 炮架初步结构设计

炮架采用“U”形结构设计, 由座圈、底板及2个立板组成。座圈与发射装置回转基座的外圈通过螺栓相连接;2个立板通过耳轴孔支撑框架, 框架安装了定向管。座圈、底板及2个立板采用简化设计结构, 内部方向传动组件和高低传动组件安装结构省去, 工艺上采用钢板焊接结构, 依据经验选择30 mm钢板厚。在Pro/E建立三维实体模型, 炮架重量为663 kg。

1.2 炮架受力分析

火箭发射装置采用无后坐力方式发射, 炮架受内力和外力。内力主要是炮架自身重力;外力主要来自框架、定向器和满载火箭弹构成俯仰体, 施加给炮架的力。根据发射装置动力学特性要求可得以下参数 (见表1) 。

由于炮架与俯仰体之间通过耳轴孔施加完成, 炮架承受俯仰体的接触力主要是由于俯仰体重力、俯仰体绕方向转轴惯性力引起的, 根据作用力与反作用力原理, 可得

炮架支承俯仰体重力时, 所受力

俯仰体方向转动时, 炮架所受力偶为

其中:l为力偶F2之间距离, l=1.584mm。

1.3 炮架有限元刚强度分析

有限元分析思路:将整个结构看作是由有限个力学小单元相互连接而形成的集合体。每个单元的力学特性组合在一起便可提供整体结构的力学特性。炮架有限元计算采用Ansys11.0软件, 利用结构静力分析模块求解载荷引起的位移、应力。在Pro/Engineer三维设计软件中, 建立炮架三维模型, 然后模型输出IGES格式的文件, 将其导入Ansys软件中。模型结构静力分析主要步骤包括:单元选择、模型网格划分、加载和求解、结果后处理。炮架采用实体建模, 单元选择SOLID92或SOLID95, 注意三维实体单元SOLID92或SOLID95用于Ansys拓扑优化功能。该课题选用的SOLID92是一种三维10节点四面体结构单元, 具有二次方位移和便于划分不规则的网格特点。网格划分采用MeshTool网格剖分工具, 共划分7 686有限单元。将炮架座圈底部全约束固定, 对炮架内力施加惯性载荷, 通过定义重力加速度g来实现。炮架外力主要是F1, F2, 因为F1, F2为集中载荷, 将其加载到关键点Keypoints上。检查单位是否统一;单元类型的选择是否合适;单位实常数、材料是否正确;几何模型是否有缺陷;对载荷和边界的是否进行校验。完成模型检查后, 执行求解, 求解结果见图1、图2。

计算结果表明:炮架强度满足要求, 但耳轴处位移偏大, 见表2。在工程实践中, 耳轴处通常安装滚动轴承, 如果变形量过大, 容易出现轴承咬死, 高低传动不能运动, 一般变形小于0.5 mm。图1和图2中, 可得简化模型的材料分布均匀, 但是强度集中在座圈附近, 变形最大点主要在两侧板耳轴处。应用拓扑优化方法, 找到承受负载主结构, 进行材料再分配, 解决强度满足, 而刚度不满足的问题。

2 炮架的结构拓扑优化设计

2.1 拓扑优化模型设计

拓扑优化的目标是在受到给定约束力的情况下 (如设置了体积的节省量) , 为了目标准则 (如总体刚度) 最大化而寻求实体材料的最佳使用方案[2,3]。与经典优化设计不同的是, 不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数, 状态变量, 设计变量都是预定义好的[2,3], 只需要给出结构的参数 (材料特性、模型、载荷等) 和要省去的材料的百分比。目标函数是在满足结构的约束情况下减少结构的变形能, 相当于提高结构的刚度。该技术通过使用设计变量给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。

拓扑优化主要分为3个步骤:定义一般性结构问题;定义和控制优化过程;查看结果。定义一般性结构问题与结构刚强度问题大致相同, 即有限元模型建立与施加约束、载荷。炮架在1.3基础上, 建立炮架拓扑优化模型。目标函数是模型刚度最大, 即耳轴孔变形量最小;设计变量是伪密度:浅色区域伪密度是接近于0, 而深色区域伪密度为1, 密度低区域是趋于被缩简区域。约束条件是体积节省量40%。

设置:执行主菜单Topological—Setup—Basic Opt (拓扑最优化分析基础设置) , 在对话框第二格Percent Volume reduct’n (体积缩小百分比) , 根据本文要求输入40。

执行:执行主菜单Topological—Run (执行形状优化) 命令。在执行拓扑最优化分析对话框中Number of iterations (重复计算次数) , 本文输入10, 并在Plot density@eachiter? (每次计算的图形密度) , 选择确定。执行分析后, 其计算的密度如果越接近1者, 即越接近深颜色部分, 为必要的形状, 而越接近0者, 即越接近浅颜色部分为非必要的部分, 可斟酌删除, 最终完成拓扑最优化 (见图3) 。

2.2 优化结果分析

图3中, 在耳轴孔附近为高密度区, 应增强材料。两侧板除耳轴下方形成高密度区, 其余大部分为低密度区, 可以大量去除材料。底板在座圈对应左右两侧形成了高密度区域, 应增强材料, 而平板在座圈内前后形成了低密度区域, 应去除材料。炮架承受负载主结构是座圈、底板左右两侧及耳轴孔附近。

3 炮架新型结构设计和刚强度结果对比

3.1 炮架新型结构设计

新型结构设计一方面考虑拓扑优化承受负载主结构, 另一方面还考虑炮架工艺性。新型结构采用座圈与槽钢型材构成主结构 (见图4) , 主结构外铺设薄钢板。在炮架新型结构设计中, 依据拓扑优化将材料重新分配:两侧板材料向底板集中, 加强底板刚强度;两侧板各采用三根槽钢取代30 mm的钢板, 采用槽钢100×48增加厚度尺寸, 提高轴向刚强度, 减少两侧板质量;增强耳轴处强度, 设计了耳轴孔座, 将厚度尺寸由30 mm扩展到50 mm;底板增加厚度尺寸由60 mm提高到118 mm, 结构由8 mm钢板、110 mm厚座圈和多条槽钢100×48布局构成, 8 mm钢板可以实现方向传动系统、高低传动系统等组部件接口布局, 110 mm厚座圈和多条槽钢100×48是承力骨架。炮架新型结构重量为364 kg。

3.2 刚强度结果对比

炮架新型结构采用多个钢板与槽钢组成, 采用AWE (Ansys Workbench 11.0) 软件进行刚强度分析。AWE软件可以识别相邻的零件并自动设置接触关系, 节省组部件模型建立时间, 解决了其他软件需要手动设置接触关系的问题;与Pro/E建立的模型的实体及曲面双向连接, 可以根据需要修改模型参数[4]。将炮架新型结构模型导入AWE环境中, 得到应力图5和变形图6。

炮架初步结构和新型结构刚强度计算结果对比, 见表3。

通过表3中数据对比可以看出, 炮架耳轴孔出变形量大幅度减少, 最大变形处为0.23 mm小于设计要求0.5 mm;炮架新型结构的最大应力提高, 并达到了80.411 MPa, 大应力主要集中 (下转第63页) 在槽钢与钢板连接处, 是局部应力集中, 但是小于钢材屈服极限175 MPa;炮架新型结构相比初步结构质量大幅度减少, 达到减重设计目标。

4 结论

文章通过采用拓扑优化方法, 分析出炮架承受负载主结构, 设计新型炮架结构。新型炮架结构在满足炮架强度基础上, 提高了炮架刚度, 实现了材料优化布局, 减轻了炮架重量。研究结果表明, 在大型复杂结构件设计中, 采用拓扑优化方法, 能够实现依据力学原理改善结构性能。

摘要：为了解决依据经验设计的炮架刚强度安全余量过大、质量偏大的问题, 利用有限元拓扑优化方法, 分析出炮架承受负载的主结构, 验证了新型炮架结构在满足炮架强度基础上, 提高了炮架刚度, 实现了材料优化布局, 减轻了炮架重量。

关键词：发射装置,炮架,拓扑优化,仿真

参考文献

[1]李军, 马大为, 曹听荣, 等.火箭发射系统设计[M].北京:高等教育出版社, 2008.

[2]孙全兆, 杨国来, 葛建立.某火炮上架结构改进设计[J].兵工学报.2012, 33 (11) :1281-1285.

[3]陈晓霞.Ansys 7.0高级分析[M].北京:机械工业出版社, 2003.

篇5：U形弯曲模设计浅析

关键词：带肋U形渠道,承插式连接,抗渗,抗弯刚度

0引言

混凝土U形渠道广泛应用于中、小型灌溉渠道工程, U形断面的优点是水力条件好、输水损失小、节省混凝土、断面整体性好、抗冻胀力和适应地基变形能力强, 因其面宽相对较小, 既节省材料又少占耕地。U形渠道施工方法主要有现场浇筑和预制装配两种形式, 中、小型灌溉渠道中以预制装配形式的应用具多, 相对于现浇U形槽渠道, 预制装配式的优点有:U形槽质量易于控制, 材料堆放场地固定, 能减少浪费, 便于管理和工厂化生产, 机械、模具、场地能得到充分利用, 周转率高, 能常年连续生产, 施工与水电矛盾易于解决, 运输方便等。但是, 混凝土U形渠道也存在其明显不足之处, 一是U形槽接缝的防渗效果差, 二是受壁面抗弯承载力的影响使得U形槽断面尺寸不宜过大。由于需要分块安装, 横向接缝多且接缝质量不易保证, U形渠道横向接缝质量不易保证的主要原因是接缝间的泥土和杂质在勾缝前难以清理, 构件接缝表面泥尘无法冲洗干净, 使得勾缝砂浆与混凝土间产生离隙;另一方面是勾缝砂浆本身的收缩量大且现场养护条件又差。长期以来, 工程技术人员一直重视预制混凝土U形渠道的结构构造研究和实践, 如将大、中型U形渠槽侧壁设计为带有肋梁结构。本文提出了将U形槽平缝连接方式改为承插式连接, 并结合承插接口处构造将之设计为肋梁, 既有效地提高了横向接缝的抗渗效果, 又增强了壁面的抗弯刚度, 改进后的U形槽可应用于大、中型预制混凝土渠道。

1承插式带肋U形渠道的形式与连接构造

承插式带肋U形混凝土渠道的连接构造原理类似于市政工程中的混凝土排水管道, 而与其不同的是适当扩大了在U形槽接缝处断面, 以形成混凝土肋梁, 增大U形槽壁面的抗弯刚度, 根据需要还可将肋梁截面设计为变高度, 以适应壁面抗弯承载力沿渠道断面高度变化的需要, 承插式预制带肋混凝土U形槽结构形式见图1。

承插式带肋U形混凝土渠道的节间连接为刚性连接, 采用水泥砂浆使预制U形槽连接为整体, 其施工顺序为:预制U形槽两端刷水泥净浆→ 在承插端的凹槽内抹压水泥砂浆 → 将另一U形槽插入端插入凹槽内→挤压连接缝间水泥砂浆至密实→抹平U形槽内侧砂浆至光滑平整为止。刚性连接的接缝宽度根据U形槽的尺寸大小可选择为10~20 mm, 以使得连接部位的砂浆压实紧密为宜, 刚性连接施工方式和构造见图2。

承插式带肋混凝土U形渠道在抗渗要求较高时, 宜在纵向设置伸缩缝, 伸缩缝间距为4~8m, 缝宽为20~30 mm, 填缝要求采用黏结力强、耐老化、高温不流淌、低温仍有一定柔性的止水材料。为了适应伸缩变形和防渗要求, 在搭接部位铺设防渗塑膜, 并用水泥砂浆压膜固定, 伸缩缝底部采用焦油塑料胶泥填缝, 上部采用沥青砂浆封盖, 伸缩缝构造见图3所示。

2承插式带肋U形渠道的壁面设计

承插式带肋U形槽与普通U形槽相比, 在相同截面面积条件下, 截面的抗弯刚度明显增大, 提高了U形槽纵向截面的抗弯承载力。以文献[6]的D70U形槽为例1, 文献U形槽的壁面和改进后U形槽的壁面见图4, 通过计算可知, 改进后预制带肋U形槽的壁面与文献[6]U形槽的壁面抗弯刚度之比为3.4∶1。若以文献[7]的DU70U形槽为例2, 见图5, 其壁面抗弯刚度之比约为3.2∶1。

若按U形槽的壁面抗弯刚度相当为设计条件, 仍分别以文献[6]的D70U形槽和文献[7]的DU70U形槽为例, 其U形槽的壁面改进后的尺寸分别如图6、7所示, 通过计算可知, 改为带肋U形槽后的混凝土用量分别节约15%和23%。

经综合分析研究, 承插式带肋预制混凝土U形槽的纵、横剖面见图8, 表1给出了部分不同直径、水深、比降和流量相对应的U形槽构造尺寸, 供参考。

3结语

(1) 承插式带肋混凝土U形渠道通过U形槽间的承插式连接, 克服了一般U形槽平缝连接易形成通缝导致渗漏的缺陷, 抗渗漏效果明显增强。

(2) 承插式带肋混凝土U形槽的相互搭接, 有效地防止了槽间的相互错动, 增强了渠道横向连接的整体性, 提高了抵抗地基不均匀变形的能力。

(3) 承插式带肋混凝土U形槽增大了壁面的抗弯刚度, 提高了U形槽的抗弯承载力, 同等条件下, 带肋混凝土U形槽增大了U形渠道的适用范围。

(4) 承插式带肋混凝土U形渠道的横向肋梁有利于增强渠道的纵向抗滑能力, 提高纵坡较大渠道的抗滑稳定。

(5) 承插式带肋U形混凝土渠道的结构设计和连接构造合理, 经济适用, 可推广和应用。

(6) 承插式带肋混凝土U形槽的壁面形状虽较等壁厚U形槽复杂, 但只要对生产的模具稍作改变, 并不增加生产工时和成本, 但承插式带肋混凝土U形渠道因横向肋梁的存在, 在土质较硬和地基强度较高的情况下, 将增加地基平整的施工难度;另外, 虽然接缝的抗渗效果好, 可也增大了连接施工的难度和施工的费用。

承插式预制带肋混凝土U形渠道作为一种新的结构形式其研究的内容还很多, 如伸缩缝连接构造在采用新材料和新工艺方面有待进一步研究和创新, U形槽的断面形式和连接构造有待进一步优化, 产品的设计和生产有待系列化和标准化。

参考文献

[1]何武全, 刘群昌.我国渠道衬砌与防渗技术发展现状与趋势[J].中国农村水利水电, 2009, (6) :3-6.