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?月度付息,总价值3.8亿应收账款➕运营权质押
?【洛阳金元明清2023债权计划3号】
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信托定融政信知识:
以实例计算论证模型是否是正确且有效的,适用于公路路面施工工程的机械设备选型与配置,以及校核公路路面施工机械设备是否达到优化组合,同时对施工工艺提出新的见解关键词:公路路面,关键设备,优化组合,理论模型,施工工艺 1、引言 工欲善其事,必先利其器,日益发展的高速公路建设,日益提升的高品质、高性能产品的要求,预示机械化程度越发激烈,以高科技含量为突破口,追求高起点、锁定新目标、求得新发展,是我们筑路人的追求
在公路路面施工工艺中,机械设备是完成各项工程施工的主要工具,是确保工程质量和安全生产、加快工程进度、提高经济效益、改善劳动条件、降低工程成本的重要技术装备
对于整个公路机械化施工系统,施工机械种类杂、数量大,施工环节多,在研究公路路面施工机械设备的重点是沥青混凝土搅拌设备、摊铺设备、运输车辆和碾压设备这四个工艺环节的相互配合问题
一方面,他们之间密切联系又相互制约,任何一个环节配合不当,都会使整个机械化施工系统阻塞和混乱;另一方面,上述四类设备是公路施工的关键机械设备,数量多、投资大、使用范围的局限性较大,绝大部分是专用机械,每一种设备只能完成一、二项或者三、四项性质相近的工程
公路路面施工机械设备的选用受作业内容、地理环境、运距远近、气象条件等各个方面的影响和制约,选用时应遵循以下基本原则: (1)能与工地的地理环境,当地的气象条件相适应; (2)满足工程质量标准要求,在施工工艺允许的条件下,尽可能采用重型机械,并保证为其安排足够的工程量; (3)不破坏周边已有建筑设施和质量; (4)具有良好的性能及可靠性,能高效完成既定工程量; (5)机械使用费少,施工单价低; (6)容易操作,维修方便,可靠性高; (7)可实现自动化,节约劳动力; (8)安全性能好,对环境不会造成污染和破坏; (9)安装调试简便,转场运输容易
公路路面工程机械化施工是由多种机械设备协同作业,发挥同一工程中多种作业机械的最大经济效益是我们应该深入研究的课题,即对这些施工机械进行优化组合,优化组合的基本原则: (1)选好既定工程的主导机械,其它机械必须与主导机械进行配套,主导机械在施工工艺中称关键设备(关键设备随着工程的变化而变化)
(2)尽量减小配套机械设备的数量; (3)各配套机械设备的工作能力必须相匹配; (4)采用合理的施工组织方案; ⑸同一作业要尽量使用同一型号的机械,以便管理和维修; ⑹选用最经济的机械优化组合
关键设备决定施工方式、方法、工程的施工质量和进度,并且在很大程度上决定整套机械生产效益
因此,公路施工机械设备的选型与配置是否合理,对于提高设备利用率、圆满完成施工任务、提高经济效益具有十分重要的意义
为合理配置机械设备,充分发挥单体设备的技术性能并使公路施工机械设备之间的参数匹配合理,减少重复投资造成的浪费,降低能耗,首要的问题是建立优化组合的理论模型
2、一般优化模型的建立 公路路面施工机械设备的配置应根据路面结构类型、材料种类、施工方法和工艺、工程数量及环境条件、生产工期等确定
路面的施工工序一般采用:沥青混合料拌和一沥青混合料运输一沥青混合料摊铺一沥青混合料初压一沥青混合料复压一沥青混合料终压(图1)
其对应的机械设备分别为沥青混凝土搅拌设备、摊铺设备、运输车辆和碾压设备,关键机械设备为沥青混凝土搅拌设备,其生产能力决定其后续工作所选用机械设备的类型、数量和生产能力
下面以沥青混凝土搅拌设备、摊铺设备、运输车辆三种机械设备(根据施工现场,碾压设备一般不需要进行优化配置)的生产能力等性能参数为中心,以公路路面工程量为基本依据,建立公路路面施工机械优化配置理论模型
设公路路面工程班所需生产能力(即拌和量)为Qm,则某种公路路面施工机械不同类型的数量分别为N1,N2,N3,…,其性能参数(即台班生产能力)分别为C1,C2,C3,…,为使公路施工实现生产能力Qm,针对某种公路路面施工机械,其总的班生产能力之和必须大于工程班所需生产能力,即必须有下式成立 N1Cl+N2C2+N3C3+…≥Qm(1) 2.1沥青混凝土搅拌设备的生产能力关系 沥青混凝土搅拌设备的班生产能力根据式(1)有 βNjiCjihiaj≥Qm(2) 令aj=NjiCjihjajβ/Qm 则aj≥1(3) 式中:aj一搅拌设备富余系数; Nji一搅拌设备的数量,台; Cji一搅拌设备类型的台班生产能力,t/h; hj一每班工作时间(工程上一般以12h计),h; aj一搅拌设备时间利用系数; β-为机械设备生产效率因子
2.2沥青混凝土摊铺设备的生产能力关系 沥青混凝土摊铺设备的理论摊铺能力比拌和能力大得多,但其实际摊铺量取决于摊铺速度、宽度、厚度等三个方面,利用沥青混凝土摊铺设备生产能力的经验公式,根据式(1)得 NpiCpi≥Qm(4) 根据台班生产能力有 Cpi=Vtγbhhpαp 令B2=Vtγbhhpαp/Qm(6) 由式(4)~(6)得αp=B2Npi≥1(7) 式中:αp一摊铺设备的富余系数; Vt一摊铺速度(一般来说,对于下层摊铺速度为2.1~2.7m/min,对于上层摊铺速度为3.08~5.34m/min),m/min; γ一沥青混凝土密度,t/m3; b一摊铺宽度,m; h一摊铺厚度(分为上层厚度和下层厚度,计算时分开计算),m; Npi一摊铺设备的数量,台; hp一摊铺设备班工作时间,h; αp一时间利用系数
2.3沥青混凝土运输车辆的生产能力关系 公路路面施工用沥青混凝土运输车辆一般采用自卸汽车,因拌和站基本上设在标段中点,故考虑到经济性,取经济运距一般为最大运距的80%
根据沥青混凝土运输车辆生产能力,由式(1)有 NqiCqi≥Qm(8) 根据台班生产能力,有 Cqi=60Ghqklk2/【(t1+2t2+t3+t4)k3】(9) 令B3=60Ghqk1k2/【(t1+2t2+t3+t4)k3Qm】(10) 将式(8)~(10)整理得 αq=NqiGB3≥1(11) 式中:αq一运输车辆的富余系数; Nqi一运输车辆的数量,辆; Cqi一运输车辆的生产能力,t/班; G一运输车辆的载重,t/次; hq一班工作时间,h; k1一运输车辆载重利用系数; k2一运输车辆时间利用系数; k3一运输车辆备用系数; t1一摊铺1车料的时间,min; t2一车辆在搅拌站和摊铺机之间途中行驶的时间,min; t3一车辆在搅拌场装料及等待的时间,min; t4一摊铺现场车辆等待卸载的时间,min
1.4一般优化理论模型 根据上面的推导,得到了在满足公路路面生产能力条件下三种类型机械的富余系数αj、αp、αq的表达式,要使公路路面施工连续进行并保证机械设备充分发挥生产效率,即要求各工序机械的富余系数之差值应最小,并且均不小于1
为此优化目标确定为各工序机械的富余系数之差的平方和最小,即 Rmin=(αj—αp)2+(αp—αq)2(12) 因此,综合式(3)、(7)、(11)、(13)得到公路路面施工机械优化配置的数学模型如下 Rmin=(αj—αp)2+(αp—αq)2 而且 由式(13)可以看出,公路路面施工机械的数量和性能参数(如设备的规模)是优化配置的核心,它们相互影响,相互制约,并且受多方面不稳定因素的影响,对于不同公路路面基层各因素的影响程度不一样
3、模型验证 式(13)为一般公路路面施工机械优化配置的理论模型,对于不同的公路路面,各参数的影响程度不一样,而对于具体的公路路面施工,各种类型设备相应的影响系数就可以确定了
对于一个公路路面施工工程,可以根据式(3)、(7)、(11)分别确定机械设备的性能、数量与公路路面施工规模进行优化配置,再根据约束条件和目标函数计算出优化配置结果
下面以山东省同三线第十五标段高速公路沥青混凝土路面工程施工为例进行优化配置计算
该路面工程概况为:全长21.6km高速公路,总投资5356.6万元
路面分三层,下层为6cm厚粗粒式沥青混凝土,中层为6cm厚中粒式混凝土,上层为4cm细粒石沥青混凝土,总拌和量为28.4×104t,沥青混凝土路面施工工期为5个月
该工程所用的沥青混凝土搅拌设备、摊铺设备、运输车辆三种机械设备的实际情况分别为: 沥青混凝土搅拌设备日本生产的NBA240型搅拌设备1台,生产率为200~240t/h;玛莲尼MAP120E190L型搅拌设备1台,产量100~120t/h,两设备产量可达300—360t/h
沥青混凝土摊铺设备ABG423型摊铺机2台,福格勒S1800型摊铺机1台,理论摊铺能力可达2400t/h,比搅拌能力大得多
但其实际摊铺量取决于摊铺速度、宽度、厚度三个方面,可以根据式(4)、(5)进行计算
沥青混凝土运输车辆考虑到经济性,避免车辆过多闲置,取经济运距11km(最大运距的80%),车辆载重15t,运输车辆20台
利用式(13)进行核验,山东省同三线第十五标段高速公路沥青混凝土路面工程施工机械设备的配置并不优化,两种类型设备其生产能力都有较大富余:以沥青混凝土搅拌设备为例,它的生产能力可达300~360t/h,富余系数αj达到了1.5,造成了较大浪费
在优化计算中,沥青混凝土搅拌设备的生产能力达到200~240t/h,摊铺机富余系数也为1.5(其主要原因是因为当地的特殊施工工艺,摊铺机并机作业、碾压工艺要求很严,同时当地属暖温带半温润季风气候,夏季多雨,摊铺速度、碾压速度和温度比较苛刻,故产生此结果)
4、结论 根据以上分析及应用结果,可以得到如下结论: (1)该优化配置理论模型是正确且有效的,在进行公路路面施工机械优化配置时,应以公路路面工程量为基础,在完成施工工程量的前提下,使得各种类型机械设备的富余系数之差为最小,谋求最高的效益
(2)该理论模型的结构不是固定的,具有分形性,可以根据公路路面工程的实际情况灵活添加项数的因子
(3)根据该理论模型计算出来的优化配置结果一定要结合公路路面施工的作业内容、地理环境、运距远近、气象条件等实际情况来确定公路路面施工的最佳优化配置方案
(4)该理论模型可以校核公路路面施工机械设备是否达到优化配置
交通运输在国民经济中的地位和作用日益重要
洲际之间、海峡两岸和陆岛之间迫切需要修建大跨度,特大跨度或超长跨度桥梁
悬索桥经历了近两百年的发展,已成为超大跨度桥梁的最优选择桥型之一
概括总结了悬索桥的发展历史,以及当面的研究前沿问题:抗震,抗风以及健康监测技术
关键词:悬索桥,发展历史,抗震,抗风,健康监测 1.引言 随着世界经济建设的发展,交通运输在国民经济中的地位和作用日益重要
洲际之间、海峡两岸和陆岛之间迫切需要修建大跨度,特大跨度或超长跨度桥梁【1】
我国渤海海峡跨海工程、长江口越江工程、珠江口伶仃洋工程以及琼州海峡工程,为了避免深水基础施工的困难和高昂的造价,满足超级巨轮通航要求,需要修建1000m以上甚至2000m以上的超大跨度桥梁【2】
作为后本四联络线的架桥设计,日本计划在东京湾、纪淡海峡、伊势湾等地进行横跨海峡的设计,其规模是超越Akashi-kaikyoBridge的超大跨度桥梁
欧洲和非洲之间隔着地中海,其西部最窄处为直布罗陀海峡,从西班牙到摩洛哥,修建一座大桥,把两大陆连接起来是很有必要的【3】
悬索桥是目前跨度超过1000m时最优可选桥型之一,从学术研究来说,大跨度悬索桥的研究是当前桥梁学科中最重要与最活跃的领域之一
2.悬索桥结构特性及发展阶段 悬索桥是以悬索为主要承重结构的桥梁类型,主要由大缆、桥塔、锚碇、加劲梁和吊索组成
构造简单,受力明确
由于其主要构件大缆承受拉力,材料利用效率最高
因此悬索桥是目前跨度超过1000m时最优可选桥型之一,并且认为在600m以上的跨度同其它桥型相比也具有很强竞争力
悬索桥的发展具有几个重要里程碑:(1)弹性理论的建立与BrooklynBridge的建成
(2)挠度理论的建立,GeorgeWashingtonBridge的建成以及人们对大跨悬索桥重力刚度的认识
(3)TacomaNarrowsBridge风毁事件,桥梁风工程学科的建立
(4)SevernBridge的建成,流线型扁平钢箱梁和正交异性钢桥面板的广泛应用
(5)有限元技术的发展,大跨度悬索桥有限位移理论的建立
2.1悬索桥弹性理论 1883年跨越纽约东河的BrooklynBridge建成通车,设计者是天才的桥梁设计师JohnARoebling
由于高强碳素钢丝的使用和空中送丝法(aerialspinning)大缆施工技术的确立,该桥的跨度一下提高到486m
这两项技术是现代悬索桥发展的基础,所以BrooklynBridge被大家公认为世界上第一座现代悬索桥
1903年建成的WilliamsburgBridge,分跨284m+488m+284m,规模与BrooklynBridge相当,当时的计算理论为弹性理论
2.2悬索桥挠度理论 1888年,奥地利的Melan教授提出了适用拱桥和悬索桥一类结构的挠度理论,并于1906年做了进一步的改进
以后由Steinman和Timoshenko等对挠度理论予以发展,立即促进了悬索桥的长大化,使得悬索桥的跨度一下子突破了1000m大关
纽约GeorgeWashingtonBridge作为世界上第一座真正意义上的大跨悬索桥,分跨186m+1067m+198m
该桥的设计者第一次认识到了大跨悬索桥重力刚度概念,并用这一概念来订正“挠度理论”的分析结果
2.3TacomaNarrowsBridge风毁事件与桥梁风工程学科的建立 1940年7月1日,由L.Moissief设计的位于美国华盛顿州主跨853m的TacomaNarrowsBridge建成通车,为了达到节省目的,设计者采用高度很小的板梁作为加劲梁,该桥的跨度与梁高之比为350,而在这以前对于这样的跨度规模,其跨高比为70
1940年11月7日,在19m/s的八级大风作用下发生强烈的风致振动,导致全桥倒塌
这一事故震惊了桥梁工程界
在调查这一事故的过程中,人们发现,自1818年起,至少已有11座桥梁毁于风害
然而遗憾的是在长达150年的时间里,工程师只是认识到了风的静力作用
TacomaNarrowsBridge的风毁开始了土木工程界考虑桥梁风致振动的新时期,并形成了一门新的边缘学科一风工程学
2.4SevernBridge与流线型扁平钢箱梁和正交异性钢桥面板 20世纪50年代,英国为指导SevernBridge和FonhRoadBridge的抗风设计,由Scruton等进行了系列的风洞试验
他们试验了带悬臂的六角形扁平钢箱梁,结果大获成功
这就使得SevernBridge在抗风设计方法上与过去迥然不同,该桥具有以下的优点:扁平钢箱梁接近流线型断面,其绕流状况较其他钝形截面有较大的改善,而且在静态方面因其对风的阻力系数很小,梁高较低,导致其静风荷载显著减小;梁的抗扭刚度大,使得全桥扭转基频提高,对提高颤振临界风速非常有利;采用了正交异性板技术,一方面作为钢箱梁的顶板,同时又作为桥面系
2.5有限元技术与悬索桥有限位移理论 计算机和有限元理论的飞速发展,为大跨悬索桥的理论分析提供了强有力的工具
有限位移理论逐步发展完善,摒弃了挠度理论的过多的假定条件,使计算模型更加接近真实结构,计算结果更加真实地反应实际情况
3.大跨度悬索桥研究前沿 3.1大跨度悬索桥抗震研究 我国是世界上的多地震国家之一,随经济建设和城市化进程的进展,城市抗震防灾日趋重要【4】
大跨度悬索桥投资大,且作为交通工程的枢纽,其抗震设计与研究则是重中之重
对于大跨度悬索桥,其抗震研究的前沿问题主要有: (1)多点激励:大跨度桥梁的各支撑点可能位于显著不同的场地上,导致各支撑处输入地震波的不同,因此,在地震反应分析中就要考虑多支撑不同激励
(2)行波效应:由于地震波速是有限值,当支座间距离很大时,必须考虑其到达各支座的时间不同
(3)合理的地震动输入:同一桥梁对不同地震动输入有不同的地震反应,桥梁设计中究竟取怎样的地震动输入将起决定作用,合理的地震动输入至少应是桥址区的可能地震动,所以地震动记录以及地区地震危险性分析研究变得相当重要
(4)地基-土相互作用:地基与土的相互作用主要体现在两个方面,即地基运动的改变和结构动力特性的改变
为得到较为符合实际情况的桥梁基频和桥梁控制截面的内力就必须考虑地基与土的相互作用
(5)桥梁结构的各种减隔震,地震动控制的研究,目前国内外这一领域的研究非常活跃,各种减隔震装置的应用效果,各种控制算法均得到了广泛的关注
(6)强地震作用下结构的物理和几何非线性分析研究
3.2大跨度悬索桥抗风研究 1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的塔科马(Tacoma)悬索桥在不到20m/s的8级大风作用下发生强烈的风致振动--反对称扭转振动,而导致桥面折断和桥梁坍塌,这才开始了以风致振动为重点的桥梁抗风研究【5】
抗风研究的前沿问题主要有: (1)风振机理研究:颤振发散的微观机制、拉索风雨激振的机制以及能有效抑制风致振动的气动措施及其机理
(2)风振理论的精细化:通过典型工程的案例研究加以对比和验证,对现行的抖振和涡振分析理论进行精细化的改进,甚至建立新的理论和方法
(3)概率性评价方法:在世界桥梁设计规范已经向基于可靠度理论方向过渡的形势下,应尽快改变中国抗风设计规范仍采用基于经验安全系数的确定性方法来进行各类风振安全检验的局面
(4)CFD技术和数值风洞:随着计算流体动力学理论的进步,数值模拟方法将在抗风设计中发挥愈来愈大的作用,数值风洞新技术应提到议事日程
(5)桥梁等效风荷载:目前规范中规定的风荷载计算方法仍是近似的,应当通过对实桥监测或全桥模型试验或者通过数值模拟等途径提高风载荷计算的精度和可靠性
3.3大跨度悬索桥健康监测技术 在特大跨度桥梁运营阶段桥梁结构本身如何避免突发性损伤和积累性损伤带来的灾害性后果成为近期工程技术界所广泛研究的内容
良好的检查养护、结构应力、变形等内在状态的监控调整,不仅可使桥梁结构在其运营期内处于健康状态,而且还可降低维修成本、延长使用寿命
大跨度桥梁健康监测系统的研究涉及测试、分析和决策等多个学科
其理论核心为基于振动的损伤识别技术
理论上,这一概念可用于对桥梁结构损伤与老化的诊断,但距离实用性的系统目标尚有很大的差距
最基本的问题在于以目前的测试水准,仅能较准确测量结构的低频响应,而低频响应多为结构的整体模态,对整体响应贡献小的局部,即使在整体模态中有所反映,但由于量值过小,往往也容易淹没在噪声/误差和不确定因素引起的扰动之中,故除非出现非常精确的测试技术或结构产生严重的损伤才可能对局部损伤进行诊断
实际上不同类型、部位的结构损伤对结构各阶模态的影响程度有极大的不同
寻找特定结构形式不同损伤对其动力模态的敏感因素,并尽可能排除噪声对结果判断的影响,有可能在一定程度上推进此技术的实用化过程【6】
推动健康监测技术在实践中真正的应用,基本实现大型桥梁健康监测,长期/定时,自动,经济,不妨碍交通的要求,尚有许多问题有待研究
然而此项技术的最终成功应用,其在结构安全/可靠,延长结构使用寿命和科学探索等方面将产生重大的技术变革
4.结语 21世纪建设海峡工程,沟通全球交通,在20世纪初就是桥梁界的梦想
随着世界经济全球化步伐的加快,桥梁沟通全球交通的梦想在21世纪将会实现
5.参考文献 【1】铁道部大桥工程局桥梁科学研究所.悬索桥【M】.科学文献出版社.1995 【2】韩大建,马文田,石国彬.我国现代悬索桥的特色,创新与展望【J】.华南理工大学学报(自然科学版),1999年第11期:57-67 【3】GimsingNJ.CableSupportedBridges【M】.Chichester.JohnWile.1997 【4】范立础.大跨度桥梁抗震设计【M】.人民交通出版社.2001 【5】项海帆.现代桥梁抗风理论与实践【M】.人民交通出版社.2005 【6】韩大建,谢峻.大跨度桥梁健康监测技术的近期研究进展【J】.桥梁建设,2004年第6期:69-73.
洛阳金元明清2023债权计划3号