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汽车新能源技术新能源-07.pdf

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1、材料的选择开始。特斯拉的电池很笨重,必须通过降低车身的重量来弥补笨重电池的不足。因此,特斯拉求助了 Space X,并使用了它的先进火箭技术,结果特斯拉汽车成为北美唯一使用全铝车身的汽车(图 7)。 图 7 全铝车身的特斯拉电动汽车Model S主要采用的是美国铝业公司(Alcoa)生产的铝材来制造底盘和车身板件。这种轻质金属必须精密冲压,为此,特斯拉工厂配备了北美最大规模的液压机,大约相当于 7 层楼高,其延伸到地下的部分有 3 层楼高。实际上这是将总共 5 台液压机连成 1 排,用于模铸造型复杂的部件,如前机盖或车身两侧的板件。这是一种慢速冲压,目的是尽量减少热量和翘曲。完成冲压后还要用激

2、光切割机进行更精密的加工。成型的部件被送往车间,装载在智能运输车上的车身可以沿着地面铺设的磁轨导航行驶。由于缺少合格的供应商,所以特斯拉使用的零件目前大部分为自产。Model S 其实是我们从零开始制造出来的。马斯克在 2012 年 11 月于纽约市举行的 Model S 发布会上解释道。挤压件、冲压件和铸件的专业组合实现了需要的刚度和强度。高刚度、高强度结构不仅能保护车内乘员,还能提供更好的整体操控性。没有内燃机发动机的影响,经过优化的车前部,更有利于乘员的安全。完全平直的双八边形导轨沿车体结构底部布置设计,在紧急情况下可以吸收冲击能量。关键部位采用高强度钢材增强乘员安全。由于铝质车身重量很

3、轻,所以即使搭载85 kWh 电池组,车辆的续航里程仍能达到 500 km 以上,而多数纯电动汽车的续航里程仅在 120 km 左右。铝材相较传统汽车采用的钢材的不足之处,反倒通过一些人所谓的过度设计而得到了弥补:早期版本的Model S 在侧面板件中嵌入了硼钢,并用航空航天级螺钉固定。这种工艺现在已经淘汰,取而代之的是更多铝增强材料的使用,阿波罗登月飞行器使用的也是这种铝材,而且依然采用航空航天级螺钉固定。这种铝增强材料可以吸收冲击力,例如在 NHTSA 测试中,当一根撞杆高速撞击车辆的侧面时,撞杆在撞到车内乘客之前就已经断裂或致使汽车停下。车尾的双保险杠可以保护坐在第三排座位上的乘客。第三

4、排实际上是位于后备箱位置的儿童尺寸背向可折叠座位。Model S 在 NHTSA 测 试中撞坏了一个独立的车顶冲撞机,而它的车顶却没有塌陷,这也同样得益于用航空航天级螺钉固定的铝增强材料。2.4 安全性特斯拉Model S 是 2014 年唯一一款同时获得欧洲 Euro NCAP 和美国高速公路安全管理局(NHTSA)5 星最高评分的车型。事实上,能够获得双 5 星殊荣的汽车非常稀少,而特斯拉却能在包括正面碰撞、侧面碰撞、翻滚测试、儿童保护测试、行人保护测试、鞭打测试等诸多评比项目中脱颖而出。下面将从车身安全、电池安全和信息安全 3 个方面进行分析。车身安全不同于传统汽车普遍采用的钢制车身,特

5、斯拉Model S 的车身和底盘主要采用铝合金材料打造,相比传统钢材,铝材料本身就具有更好的金属延展性,因此可以更有效地吸收冲击力。同时车身框架用高强度材料加固,撞击时能够有效吸收能量,但驾驶舱却不易变形。从实际高速驾驶强烈碰撞的结果来看,Model S 也证明了铝材料所具备的优势。由于全车最重的部件电池组位于底盘正下方,这为车身安全带来两方面助益: 第一,沉重的电池组所带来的低重心让特斯拉几乎不会发生侧翻; 第二,特斯拉电池组本身就设计非常坚固,这无形中又为车辆乘员舱增加了一层保护。 图 8 特斯拉电动汽车的前备箱除此之外,得益于纯电动汽车技术优势,特斯拉Model S 拥有了前备箱的设计(

6、图 8),这不仅为车主腾出了一个巨大的储物空间,无形中还充当着碰撞前缓冲区的角色。前备箱腾出的空间使特斯拉 Model S 得以在车体结构底部布置完全平直的双八边形导轨,这在车辆发生正面碰撞时能最大程度地吸收撞击能量,有效保护驾驶舱人员的安全。而在行人保护方面,当车辆行驶速度在 1953 km/h 时,假如 Model S 前保险杠内的传感器检测到与行人发生碰撞,前备箱盖后部会自动升起约 80 mm 高度,在相对较软的铝制前备箱盖与其下面的较硬组件之间形成空间,在发生正面撞击时最大程度减少对行人和骑车人的头部伤害。除了硬件抗撞外,特斯拉还会提供管家式的自动求助功能,当特斯拉 Model S 发

7、生了碰撞的紧急情况,该车将立即自动发送后台相关参数,客服人员会在必要情况下及时联络车主帮助处理后续事宜。此外,后台工作人员也可通过车号自动得知该车辆是否需要更换相关部件,辅助车主进行升级或替换部件。特斯拉自动驾驶功能结合前置摄像头、雷达、360 度超声波传感器以及实时车流量更新,能够探测车身周围约 5 m 范围内的障碍物,能够在开阔路面和频繁停车起步的路况中自动驾驶 Model S。标准配备的安全功能会始终监控停车标志、车辆和行人,以及无意识变道。也就是说,特斯拉随时随地为车主规避风险,防止事故的发生。据悉,自动驾驶相关功能会随着特斯拉空中升级的软件更新而逐步启用。如特斯拉 6.2 版车载系统

8、升级,就新增了主动巡航控制、前撞预警系统和基于摄像头的远近光自动调节功能。可以说,特斯拉倾尽心血打造了一台轻型智能化坦克,不仅被动安全系数高,更要求在主动安全上利用智能化手段规避有可能发生的危险。电池安全特斯拉Model S 全车搭载了几千块特别订制的高级车用锂离子电池,拥有非常高的能量密度,其循环性相当惊人,容量和直流内阻在上千次充放电后都保持着相对稳定的水平,充电倍率和温度对电池的影响都不大,这些都是普通电池无法比拟的。事实上,特斯拉真正的绝密技术是高效的电池控制管理系统,其借鉴了互联网程序管理控制成百上千台服务器的模式,引入了分层管理的方法控制这些活跃的圆柱体。特斯拉开发的电池管理系统的

9、优势在于能够准确估测电池单体的荷电状态(State of Charge,SOC),保证 SOC 维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤。此外,电池组中的每一个电池单体都连接着一个热敏电阻以及一系列的光导纤维,同时将热敏电阻连接到电池监控器,将光导纤维连接到光敏感应器。当某个电池单体温度超过安全标准时,热敏电阻将产生一个电信号传达至电池监控器以便启动电池冷凝系统保证电池安全性能。特斯拉电池模组采用水冷散热,使得电池保持在恒定温度区间以避免电芯过热。16个电池模组之间都以防火墙分隔。当电池发生火情时,会被电池组架构中内置的防火墙阻隔在车身前面的一小部分空间内,火情根本无法进入乘员

10、空间。同时,万一发生碰撞,电池结构可以保护电芯免受冲击,并自动断开电源。值得一提的是,特斯拉为Model S 提供电池和动力单元 8 年不限里程的保修服务,使车主可以放心使用。电池组的布局和控制管理系统是特斯拉最核心的优势之一。信息安全有别于传统汽车,除双闪灯和副驾驶位置的储物箱按钮外,特斯拉Model S 电动汽车内其他所有的按键都集合于一块 17 英寸的中控触屏(图 9)。最重要的是,控触屏的背后是一个可以随时自动更新的系统,这就是特斯拉人性化的空中升级服务。图 9 17 英寸中控触屏特斯拉的安全保障细化到系统的每一处,无论是车辆本身,还是特斯拉的服务器,又或是每位车主手机上的移动App(

11、图 10),都经过反复的安全测试与验证。在未带钥匙的情况下,特斯拉手机 App 可以直接操控汽车,但是每次都需要账户信息的输入,每次解锁都有一个寻找密钥的过程。特斯拉车上有很多安全模块和跟钥匙交互关系的控制器,这不是一个简单的设计,有时即使有钥匙,也不见得能够打开,它随时处于检测状态,每隔几秒进行一个循环、配比,只有在安全、配比成功的条件下才能解锁、开动。 图 10 特斯拉汽车车主手机上的 App特斯拉力求通过一切手段保护车主的信息安全。由硅谷知名女黑客,有黑客公主之称的Kristin Panet 负责维护特斯拉公司及产品安全。特斯拉仍在不断加强Model S 的安全能力。如在车底配备包括钛合

12、金护板在内的 3 层护甲,让特斯拉从容应对路面上遇到的各种突发情况。在上百次的测试中,3 层护甲将各种进入车底的障碍物轻松碾碎。同时特斯拉还借助前沿科技手段,增强 Model S 安全系统,让防护更加智能高效。2.5 智能化除了精炼的结构,机电一体化也让特斯拉率先成为全球最智能的电动跑车。特斯拉高级工程师曾表示,特斯拉可以将自身所有部件和控制单元揉到一起,通过车联网从而实现各项智能化服务。特斯拉Model S 已经将多项炫酷功能变为现实,其中最值得关注的五大看点分别为:空中升级、远程诊断、中控屏幕、自动求助和交互关系。空中升级空中升级是大多数特斯拉车主最倾心的智能化服务,它好比目前的智能手机,

13、车主可以在联网状态下随时随地更新车辆的最新功能。这是非常智能的集成应用,颠覆了人为更新的传统方式。目前,特斯拉自2014 年至今在中国已经进行了 4 次更新,依次实现了导航服务、语音导航、巡航控制、防撞辅助、倒车辅助增强、车速辅助、智能温度预设、自动紧急制动、盲点警报、代客模式以及 3D 导航等功能的更新。远程诊断这项功能可以让车主在遇到问题时,能够直接联络特斯拉技术支持售后,特斯拉工程师可直接通过后台查看车辆出现的问题,不用到店检查,节省了车主时间、提高了诊断效率。这一切都是以联网为基础,正是所谓的车联网技术。17 英 寸 中 控 屏 iPad特 斯 拉 Model S 的所有操作都是通过一

14、个酷似 iPad 的 17 英寸中控台实现,它并非仅仅是一个 iPad 那么简单。值得一提的是,目前智能规划已经在美国实现,通过中控台可实现最优路线指引、电量预估、目的地充电提示、车速规划等智能规划。未来智能规划还会将交通信息、路况信息以及天气信息实现交互和传递,届时将可以给车主带来极大的驾驶便利。自动求助智能汽车不仅要智能、环保还要更安全。特斯拉目前不仅可以通过辅助驾驶、自助驾驶等功能保护车辆出行安全,自动求助功能也是一大亮点。例如,特斯拉 Model S 发生了碰撞的紧急情况,该车将立即自动发送后台相关参数,客服人员会在必要情况下,及时联络车主帮助处理后续事宜。此外,后台工作人员也可通过车

15、号自动得知该车辆是否需要更换相关部件,辅助车主进行升级或替换部件。交互关系智能汽车十分重要的一项功能就是实现交互关系,车辆要与交通中心交互,车与车交互,车与信号灯、行人等交互。特斯拉目前配有官方移动客户端软件,车主可通过 App 操作实时操控车辆。车主忘记带钥匙,手机便可开启车门;车辆丢失,远程应用即可查看车辆位置并协助找回车辆。2.6 充电在实际使用中,消费者更关心充电和电池维修保养问题,目前特斯拉为中国车主打造了一套以家庭充电桩为主,超级充电桩和目的地充电桩为辅,通用移动充电器为补充的完备充电解决方案。 图 11 家用充电桩第一种家用充电桩(图11)是特斯拉车主最主要的充电方式,特斯拉拥有

16、业界第一的 95% 超高家充安装率,帮助车主足不出户解决 99% 的充电需求。日常生活中,特斯拉车主 99% 的出行需求是在城市半径不超过 100 km 的范围内使用,便利的家用充电方式完全可以满足,而且特斯拉纯电动4门豪华轿跑车 Model S P85D 的续航里程已经达到了 480 km(NEDC),短途出行完全不成问题。 图 12 超级充电桩尽管日常生活的出行需求,便利的家用充电方式完全可以满足,但对城际旅行或公路旅行来说,续航里程是电动汽车永远无法回避的问题。为此,特斯拉CEO埃隆马斯克提出一个办法:建立一个全球性的能源网络。因此,特斯拉推出了超级充电桩,这是一种高质量途中充电装置解决

17、方案,同时要设立公共充电站,配备一整排的超级充电桩(图 12),就像加油站的一排油泵。车主选配的车内充电系统不同,充电时长也会不同。一般的车库充电器需要花费 5 h 或10 h 才能对 Model S 进行完全充电,而燃油汽车仅需 5 min 便能加好油。显而易见,没有人愿意在路上停几个小时只为充电,因此,超级充电桩的充电速度必须更快。超级充电桩 20 min 即可为 Model S 充满 50% 电量。特斯拉超级充电桩是世界上充电速度最快的一种充电装置,采用电网电能和太阳能联合供电。目前,特斯拉已在美国建设了最大的公用充电网络,在中国建成第二大的公用充电网络,包括在全国范围内建成 72 个超

18、级充电站,280 个超级充电桩,并且这一数字每周都在增长。图 13 目的地充电桩目的地充电桩(图13),是特斯拉分布最广的一种充电桩,遍布全国各地的大型商场、写字楼、酒店、银行营业厅、地下停车场以及一些热门景区内,方便车主在途中休息时,及时充电,满足 Model S 车主多样的出行充电需要。截至目前,特斯拉已经在中国建成超过 1400 个目的地充电桩。此外,特斯拉还面向所有中国新老车主免费提供通用移动充电器,以解决车主应急充电需求。通用移动充电器可以方便地利用工业插座或者家用220 V 插座为车充电,无需安装、体积小巧、便于携带。三、特斯拉专利开放及目的2014年 6 月 12 日,马斯克宣布

19、:特斯拉公司将自己所有的 200 余项有关电动汽车电池、电子装置和控制软件方面的相关专利一律对外开放,不会对任何怀有善意使用我们技术的企业发起专利诉讼,目的是鼓励其他汽车厂商利用这些技术,开发长距离续航的电动汽车。在特斯拉开放的专利中,104 项与电池以及电池安全控制系统有关,28 项涉及充电技术,这两类专利占到了专利总数的 53%,也是特斯拉最主要的优势技术。现有的电池安全控制系统专利,主要用于协调运行车上 7000 多节锂电池组成的电池组,这套技术目前已经成熟,特斯拉决定开放专利,同时研究更具潜力的大电池。创立公司时,特斯 拉 CEO 埃隆马斯克说,世界上不需要另外一家汽车公司,需要的是能

20、够引入最高科技电动汽车技术的汽车公司,同时还需要一家提供环保技术,能够为全球的化石燃料使用的降低做出贡献的电动汽车公司。也就是说,特斯拉公司自创立以来,一直致力于为全球提供最高端的电动汽车技术,同时也为全球开发最高端的汽车技术。对特斯拉来说,开放专利并非要避免别的公司模仿技术,因为这没有意义。特斯拉的初衷是推动全球共同发展电动汽车的技术,希望能够帮助到其他的电动汽车公司。同时,也促进其他公司借助特斯拉开放的专利,开发自己的技术,发展得更快一些。特斯拉尖端技术开放专利供其他生产商参考使用,并且不断完善全球充电网络、向社会开放充电设施,特斯拉的种种举措与当时创立公司的初衷是一致的,希望携手其他生产

21、商一起为推动全球的电动汽车技术的可持续发展作出贡献,生产出更多的电动汽车。.板式橡胶支座的安装与施工方法 在桥梁工程施工中,板式橡胶支座施工与安装往往被施工单位认为施工比较简单而不予以重视,给桥梁的使用带来了隐患,其实板式橡胶支座处于桥梁上、下部构造连接点的重要位置,是将上部的车辆荷载和结构荷载传递到下部构造的重要构件,它的可靠程度直接影响桥梁结构的安全度和耐久性。因此除了确保橡胶支座的设计造型合理,及加工质量符合技术标准外,正确的施工与安装是橡胶支座应用成功与否的关键所在。1、支承垫石的设置为了保证工程安装质量以及安装、调整和更换支座的方便,无论是采用现浇梁法还是预制梁法施工,不管是采用什么

22、规格型式的支座,都必须在墩台顶设置支撑垫石。1.1、支承垫石的平面尺寸大小应能承受上部结构荷载为宜,一般长度与宽度应比橡胶支座大10CM左右。垫石的高度要大于6CM,使梁底与桥墩顶有足够的空间高度,以便安置千斤顶,更换支座。1.2、支承垫石内应布置钢筋网,竖向钢筋与墩台内钢筋焊接在一起。浇筑垫石用的水泥标号应高于300号,支撑垫石要求表面平整但不光滑。 1.3、各支承垫石顶面标高应符合设计要求。特别是一片梁安装两个或四个支座时,各支承垫石平面要一致,以免发生偏压,初始剪切和受力不均匀而变形。2、普通板式橡胶支座的安装2.1、现浇梁安装橡胶支座比较方便。施工程序如下2.1.1、保持墩台垫石顶面清

23、洁。如果支承垫石标高差距过大,可以用水泥砂浆进行调整。2.1.2、在支承垫石上按设计图标出中心,安装时橡胶支座的中心与支承垫石中心线要吻合,以确保支座就位准确。2.1.3、当同一片梁需两个或四个支座时,为方便找平,可以在支承垫石和支座之间铺一层水泥砂浆,让支座在桥梁体的压力下自动找平。 2.1.4、在浇注梁体前,在支座上放置一块比支座平面稍大的支承钢 板,钢板上焊接锚固钢筋与梁体连接,并把支承钢板视作浇梁模板的一部分进行浇注,按以上方法进行,可以使支座与梁底钢板及垫石顶面全部密贴。2.2、预制梁橡胶支座的安装: 安装好预制梁橡胶支座的关键在于保证梁底在垫石顶面的平行、平整,使其和支座上、下表面

24、全部密贴,不得出现偏压、脱空和不均匀支承受力现象。施工程序如下:2.2.1、处理好支撑垫石,使支撑垫石标高一致。2.2.2、预制梁与支座接触的底面要保持水平和平整。当有蜂窝浆和倾斜度时,要预先用水泥砂浆捣实、整平。 2.2.3、橡胶支座的正确就位先使支座和支承垫石按设计要求准确就位。架梁落梁时,T型梁的纵轴线要与支座中心线重合;板梁、箱梁的纵轴线与支座中心线相平行。为落梁准确,在架第一跨板梁或箱梁时,可在梁底划好二个支座的十字位置中心,在梁的端立面上标出两个支座的位置中心线的铅直线,落梁时使之与墩台上的位置中心线相重合。以后数跨可依照第一跨梁为基准进行。2.2.4、架梁落梁时要平稳,防止压偏或

25、产生初始剪切变形。2.2.5、安装T型梁时,若支座比梁筋底宽,则应在支座与梁筋底之间加设比支座大的钢筋混凝土垫块或厚钢板做过渡层,以免支座局 部受压,而形成应力集中。钢筋砼垫块或厚钢板要用环氧树脂砂浆和梁筋底贴合粘结。2.2.6、落梁后,一般情况下支座顶面与梁面保持水平。预应力简支梁,其支座顶面可稍后倾;非预应力梁其支座顶面可略微前倾,但倾斜角度不得超过5。2.3、橡胶支座安装时的调整橡胶支座安装后,若发现下述情况,应及时调整:A、个别支座落空,出现不均匀受力B、支座发生较大的初始剪切变形C、支座偏压严重,局部受压,侧面鼓出异常,而局部落空调整方法一般可用千斤顶顶起梁端,在支座上下表面铺涂一层

26、水泥砂浆(或环氧树脂砂浆)。再次落梁,在重力作用下支座上下表面相互平行且同梁底、墩台顶面全部密贴;同时使一片染两端的支座处于同一平面内,梁的纵向倾斜度应加以控制,以支座不产生时显初始剪切变形为佳。2.4普通板式橡胶支座安装注意事项2.4.1、矩形支座短边应与顺桥方向平行安置,以利于梁端转动。若需长边平行于顺桥向时,需通过转角验算。2.4.2、圆形支座具有各向同性。安装无需考虑方向性,只需将支座圆心同设计位置中心点相重合即可。为防止在离心力下梁体横向移 动,可安装横向挡块。2.4.3、使用普通板式橡胶支座一般设有固定端与活动端。使用等高支座时,水平位移由同一片梁的两端支座的剪切变形共同实现。2.

27、4.4、橡胶支座安装以春秋季节最佳。若预计不可能在春秋季节安装,则设计选用橡胶支座时可适当增加高度,使其在极端高、低温时,上部构造的最大位移量L靠橡胶支座的单方向剪切变形来实现。即:L0.5h0且满足h00.2a,其中h0 -支座橡胶层总厚度,a -支座短边尺寸。同时若支座增加所需高度不能满足h00.2a时,则应采用四氟板式支座。 这样可在任何气温下安装支座,并使最大剪切变形能控制在允许范围内,而无需用特殊手段施工。2.4.5、当梁体有纵向坡度或综合坡度时,可按下列几种方法处理。2.4.5.1在梁端底面与支座之间安置楔形钢板将支座垫石(梁端底面)制成斜坡状(图2-4)此种方法适用于坡度1%的桥

28、.2.4.5.2采用坡型支座(适用于坡度1%的桥)对于有纵向坡或综合坡的桥梁采用坡型板式橡胶支座,早年法国CIPEC公司就已提出,并得到了广泛的应用。我国交通部公路规划设计院一九九八年七月出版的“板式橡胶支座”一书中又做了大量的阐述,随着坡型支座应用范围的不断扩大,我国工程技术人员逐步规范了其名称和基准尺寸的标注方法。A、分类名称:有斜坡的圆形板式橡胶支座-圆坡支座(设计代号YT);有斜坡的球冠形板式橡胶支座-球坡支座(设计代号YPQ);有斜坡的矩形板式橡胶支座-矩形斜坡支座(设计代号JP)。注:以上三种斜坡的支座统称为坡度支座。B、通常适用于四种坡度和设计代号2%的坡度设计代号为“A”、4%

29、的坡度设计代号为“B”6%的坡度设计代号为“C”、8%的坡度设计代号为“D”C、基准尺寸的标注方法(图2-5)坡型支座的厚度(高度)H指的是支座的中心厚度,坡型支座的最小厚度及平面尺寸是常规支座的标准厚度及平面尺寸。D、坡度支座的安装及调整方法应符合2.1、2.2、2.3、所述(如在综合坡上使用、要依据支座上的坡度方向线选择适当的位置)。坡度支座的安装见图2-6a、b。注:由于四氟板式橡胶支座的四氟板面朝上布置,有利于支座的使用寿命,所以我公司推荐当有纵坡或有综合坡的桥梁选用的四氟板式橡胶支座时,最好采用楔形梁底钢板加以调整。如图2-6c所示。3四氟板式橡胶支座的安装3.1四氟板式橡胶支座的构

30、造及连接四氟板式橡胶支座的整体结构有“封闭型”与“简易型”两种,对城市桥梁及紫外线辐射、空气污染与粉尘严重的地区,选用封闭型,其它场合要采用简易型3.1.1简易型 构造见图3-13.1.2封闭型 构造见图3-23.1.3四氟支座上下钢板与桥梁结构的连接3.1.3.1封闭型四氟支座下钢板的连接可在墩体支承垫石上预留相应凹坑,架梁时下钢板用环氧树脂砂浆粘于凹坑内,或在支承垫石上预埋锚固螺栓,架梁前先将下钢板固定3.1.3.2四氟支座上钢板的连接现浇梁施工,可按2.1.4采用上钢板焊锚固钢筋,就地浇注时同梁体连接(图3-3)预制梁施工,上钢板用环氧树脂砂浆与梁底粘接或锚固螺栓连接,梁底留有预埋钢板的

31、也可将上钢板焊接在预埋钢板上。3.2四氟板式支座的安装注意事项3.2.2四氟板式橡胶支座必须精心细致。支座应接设计支承中心准确就位。梁底钢板与支承垫石(或下钢板)顶面尽可能何持平行和平整,同支座上下面全部密贴;同一片梁的各个支座平于同一平面上,避免支座的偏心受压,不均匀支承与个别脱空的现象。具体安装方法可参照2.1或2.2进行。3.2.3四氟支座安装后若发现问题需要调整时,可顶起梁端,在四氟支座底面与支座垫石(或下钢板)之间,铺一层环氧树脂砂浆来调节。3.2.4支座四氟面的储油槽内,安装时应涂刷充满不会挥发的“5201硅脂”作润滑剂,以降低摩擦系数。3.2.5与四氟板按触的不锈钢表面不允许有损

32、伤、拉毛现像,以免增大摩阻系数及损坏四氟板。3.2.6落梁时,为防止梁与支座发生纵横向滑移,宜用木制三角垫块在梁体两侧加以定位,待落梁工作全部完毕后拆除(图3-4)3.2.7为了防止梁体(上部构造)的横向滑动,在支座或上部构造两侧设防滑挡块(图3-5)3.2.8支座与不锈钢的位置要视安装时温度而定(图3-6),若不锈钢有足够的长度,则任何季节均可按春秋季节支座距不锈钢中心安置。板式橡胶支座安装异常的处理及注意事项 橡胶支座是桥梁结构的一个重要组成部分,也是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,是直接影响桥梁寿命与行车安全的关键。橡胶支座在我国应用的近三十年间,经过研究与提高,在桥梁工程上得到了

33、广泛应用,对提升桥梁的使用寿命和行车舒适性及安全性提供了可靠保证。橡胶支座就其本身技术而言在我国已成熟。但是,一个完善的技术具体到应用过程中,还应本着科学合理选型,严格制造工艺,正确安装使用三要素并举的原则,才能充分体现其技术应具备的功能。随着现代经济的发展,一般公路和高速公路修建越来越多,橡胶支座在公路中的使用频率也越来越高,而因橡胶支座产生质量和安全问题的现象,也就是异常现象也不断出现。1 橡胶支座的分类和功能简介橡胶支座基本涵盖板式橡胶支座和盆式橡胶支座两个类型的支座。板式橡胶支座又分为普通板式橡胶支座(如图1)和滑板式橡胶支座(如图2)板式橡胶支座的主要功能是将桥梁上部结构的反力可靠地

34、传递给墩台,并同时能完成梁体结构所需要的变形(水平位移及转角)。根据这些要求,板式橡胶支座应在垂直方向具有足够的刚度,从而保证在最大竖向荷载作用下板式橡胶支座产生较小的变形;在水平方向则应具有一定的柔性,以适应梁体由于受制动力、环境、温度、混凝土的收缩和徐变及荷载作用等引起的水平位移;同时板式橡胶支座还应适应梁端的转动。2 板式橡胶支座异常现象及处理措施2.1板式橡胶支座的初始剪切变形现象2.1.1 初始剪切变形类型 板式橡胶支座的初始剪切变形,主要有以下两种:1、板式橡胶支座顺桥向剪切(图3);2、板式橡胶支座横桥向剪切(图4)。 实际工程中出现以上两种情况的一般在板式橡胶支座安装就位,梁体

35、落梁或现浇梁拆除模板后的近期内表现较为普遍。出现这类异常现象的原因:1、是由于环境温度的变化和混凝土的收缩徐变而导致。2、是由于落梁过程中在板式橡胶支座受到初始压力后人为的移动梁体而导致。2.1.2 应对措施 避免第一种异常现象的方法,可以采用交通部公路规划设计院一九八八年组织汇编的板式橡胶支座一书中指出的:安装板式橡胶支座最好在年平均气温时进行,以减少由于环境温度变化而造成梁体膨胀或收缩给板式橡胶支座造成的不应有的初始剪切变形。当不可避免一定要在最高环境温度或最低环境温度条件下安装施工时, 可使用板式橡胶支座产生预变位的办法。但是,这一方案在施工过程中由于受多种因素的制约难以实现。我们在多年

36、的现场施工中总结了一些经验,在这里介绍大家,供大家在板式橡胶支座安装施工过程中予以参考。其主要方法为:板式橡胶支座在安装施工过程中,在有条件的前题下应对环境温度予以考虑,另外主要是保证在落梁的时候避免板式橡胶支座发生初始剪切。在落梁后不要急于拆除架梁设施,待每片梁落下后要仔细检查板式橡胶支座是否有初始剪切现象,如果有一定要进行调整,调整这种现象只需稍微的起高一侧梁端,板式橡胶支座就会在自身弹性作用下自动复位,做到了这一点就为板式橡胶支座的初始剪切变形减少了很大的不利因素。在桥面铺装前还应对板式橡胶支座的剪切变形进行一次检查调整,这次检查调整要尽量选择靠近年平均气温的天气,这时架梁设施已拆除,可

37、使用千斤顶等相应工具将梁端稍微顶起,板式橡胶支座应自动复位,否则应予以更换。桥梁铺装前应重新检查已使用的板式橡胶支座,因为这个时候梁体经过了一个较长时期的收缩徐变已趋于稳定,而且桥面尚未铺装,每一片梁的每一端均可单独升高,施工简单而方便,所以该环节应引起施工现场工程技术人员的高度注意。在实际应用过程中,板式橡胶支座因受外力约束而被剪切变形,是板式橡胶支座本身具备的功能。我们在这里探讨的是减少板式橡胶支座的剪切变形,因为板式橡胶支座在受到过大的剪切变形后会加剧橡胶的老化,导致板式橡胶支座的使用寿命降低。在检查这一状态时可根据当时的环境气温,结合当地年平均气温,依据JTG D62-2004交通行业

38、桥涵设计规范中的相关章节进行计算复核。板式橡胶支座的允许剪切模量为1.0Mpa,允许剪切角正切值tga0.7,所以板式橡胶支座在外力因素的影响下,其最大剪切角正切值不大于0.7时不影响它的使用性能(图示5)避免第二中异常现象的方法,主要是在施工安装过程中,应加强施工工艺的调整,在安装前做好安装技术交底工作,提高工人的施工作业水平,同时在安装完成每一片梁都应当及时检查变形情况,发现异常应及时调整。2.2板式橡胶支座承压后侧面波纹状凹凸现象2.2.1 橡胶支座侧面波纹状凹凸现象产生 在实际中还会发现一种比较普遍的现象,那就是:板式橡胶支座承压后侧面波纹状凹凸现象,其示意图如下:由于板式橡胶支座是由

39、多层橡胶与多层钢板交替平行叠置并通过硫化工艺相互粘连制成,橡胶层的厚度和钢板的厚度由板式橡胶支座的规格及形状系数确定,板式橡胶支座的单层橡胶厚度大致分为:5、8、11、15、18,板式橡胶支座的单层钢板厚度大致分为:2、3、4、5。由于其结构的特性,当板式橡胶支座受到垂直荷载的时候,在橡胶层厚度不同的支座上,其橡胶层处会出现明显或不明显的弧形突凸、钢板处会出现弧形凹槽状,因此形成了板式橡胶支座的侧面波纹状凸凹现象。这种现象从理论上讲应视为正常现象。根据JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(第80页)8.4.2中第3点:板式橡胶支座竖向平均压缩变形应符合以下规定:=式

40、中:支座竖向平均压缩变形;矩形支座短边尺寸或圆形支座直径;te支座胶层总厚度;由上部结构挠曲在支座顶面引起的倾角,以及支座直径设置与不大于1%纵坡的梁底面下,在支座顶面引起的纵坡坡角(rad)。 由以上可得出:支座的竖向平均压缩变形不大于支座胶层总厚度的0.07是合格的。但这种正常现象应表现为板式橡胶支座四周侧面的波纹状凸凹应基本一致,否则应视为异常现象。异常现象的产生基本上有三种因素造成: 1、是梁体偏压板式橡胶支座(图7)。也就是说在梁体的作用下,板式橡胶支座的受力点未在中心。该现象轻者表现在同块板式橡胶支座上波纹状凸凹现象不一致,重者造成板式橡胶支座单边脱空(图示8)。 2、是梁底预埋钢

41、板不平,其表面是由于焊接钢筋引起的钢板弯曲变形。 3、同一片梁下两支座顶面的标高偏差大,支座垫石标高不一致。同一片梁下的两个支座的波纹状凹凸在同一方向,如下图所示。JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范(第165页)20.2.1中规定支座垫石顶面标高要求准确,表面平整,在平坡情况下同一片梁两端垫石水平面应处于同一平面内,避免支座发生偏歪、不均匀受力和脱空现象。JTJ F80/1-2004公路工程质量检验评定标准(第83页)表8.12.5-1中要求支座垫石顶面高程允许偏差2mm,顶面四角高差2mm。支座高度允许偏差5mm,支座四角高差12m。2.2.2原因 1 解决的方案:在落梁后不要急于

42、拆除架梁设施,待每片梁落下后要仔细检查板式橡胶支座是否有压偏现象,如果有一定要进行调整,调整这种现象只需稍微的起高一侧梁端,把板式橡胶支座向波纹状凹凸较明显的方向移动,使梁体重心与橡胶支座中心重合。原因 2 解决的方案:在吊梁前对梁体和墩台支承垫石进行检查,检查梁端底面与板式橡胶支座相关联处是否平整、两个板式橡胶支座相关联处是否平行。如不符合应即时修整。梁底预埋钢板不平应在梁底钢板焊接与制造中解决。往往有些施工单位为了节约成本忽略了梁底钢板的质量问题,直接用毛坯钢板作为梁底钢板或焊接锚固钢筋后不进行调整,因此引起了钢板弯曲变形。因为这些原因的存在使得落梁后板式橡胶支座产生压偏现象。另外因梁底钢板的弧形弯曲变形落梁后至使板式

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