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目前,对钢轨道梁桥的设计既无现成的规范可参照,又无定型的理论可引用,设计人员感到困难很大
有鉴于此,本文对本工程中钢轨道梁的平联设计进行了研究
在钢轨道梁中,平联采用菱形桁架,它和主梁、横梁组成一个整体并承受水平荷载的作用
本文推导出了适合跨座式单轨交通系统中钢轨道梁的平联截面形式的影响线公式,借助VB编程,对一跨度为64m的直线钢轨道梁平联进行了计算和校核
1平联的作用及受力特点 钢轨道梁的跨度较大,故主梁截面(如图1)要求细而高
为了抵抗风荷载、地震荷载、横向摇摆力和离心力等对主梁产生的扭转作用,需把两线主梁连成一个整体,即采用平联的形式
轨道梁的平面布置见图2
钢轨道梁在抵抗水平力时,平联中各个杆件的受力情况类似于平面桁架,在这一桁架中也包含主梁和横梁的杆件,因此可认为主梁对于平联起到了桁架弦杆的作用
平联作为菱形桁架抵抗水平力,根据其连接情况可作为二力杆进行分析,其截面力只考虑承受轴向力
在截面计算时,上下平联各分担1/2的水平荷载
其受力路径是水平荷载先作用在弦杆上,然后, 由弦杆传给上下平联,下平联的力传给支座,而上平联者则认为是通过端横梁将水平荷载传到支座上【1,2】
2 平联的设计理论及方法 为了对平联进行简化计算,偏安全的认为水平荷载全部由平联承担
上下平联为独立的平面桁架,分别承担全部水平荷载的1 2
截面力只考虑轴力,平联的杆件可以通过平面桁架杆件内力影响线进行分析
依据平联的截面形式设计出针对平联的影响线公式,进而求出杆件的内力
平面桁架的设计简图和杆件支座的影响线图形如图3所示
支座处横梁间距为d1(单位:m),中间部分为d2(单位:m),横梁长度为h(单位:m),跨距为L(单位:m)
设左右支座影响线的值在截面公式中分别为V(m)、U(m)(无量纲单位),影响线的面积在截面正值部分面积公式中为A(m)(单位:m),在负值部分面积中公式为B(m)(单位:m)
平联轴力为ne(m)(单位:kN)
杆件轴力的计算公式: ne(1)=weqA(m) cosθ1, ne(2)=weqA(2) cosθ1, ne(m)=weqA(m) cosθ2
其中,角度计算公式为tanθ1=d1 /h,tanθ2=d2 /h
weq为风力、地震力引起的水平力
根据受力情况选用平联型钢杆件的截面尺寸,再根据下列公式对杆件进行截面验算
平联的杆件属于轴心受力构件,其截面验算时应考虑强度、刚度和整体稳定
强度计算公式为:σ=N An≤σa, 式中 N———轴心拉力或轴心压力设计值(N); An———构件的净截面面积(mm2); σa———容许的应力值(MPa)
刚度计算公式为:λ=l0 /i≤【λ】, 式中 λ———构件的最大长细比; l0———构件的计算长度(mm); i———截面的回转半径(mm); 【λ】———构件的容许长细比,根据杆件的受力类型查表可得
整体稳定性计算公式: σ=N/A≤σca 式中 N———轴心压力设计值(N); A———构件的面积(mm2); σca———容许的整体稳定应力值(MPa)
对截面为双轴对称或极轴对称的构件: σca=1400-8 4(l i-20)
对截面为单轴对称的构件: σca=【1400-8 4(l i-20)】【0 5+l (1000ix)】
平联采用型钢作为杆件,不需验算局部稳定性【4】
3 计算结果及分析 现对一梁长为64m的复线钢轨道梁的平联进行设计,平联尺寸如图4所示,通过VB编程计算平联轴力
通过平联轴力可对平联选择型钢型号,并通过VB程序进行检验
由平联轴力选择型钢,在靠近支座处的3个梁格内(编号1~6),选用H—200×200×8×12的型钢,中部部分(编号7~14)选用144×204×12×10的T形型钢
通过VB程序对选择型钢截面可实现强度、刚度、整体稳定性验算
经过验证知,所选型钢能满足各项要求 频率和主要质量控制项目,进行预防,采取措施,达到监控为目的,有效地控制了原材料的质量
关键词:公路建设;材料;质量控制 一、影响公路材料质量的因素 1.材料检测不及时、漏检、错桩,使不合格的材料当作合格材料使用,造成不应有的质量隐患
2.材料半成品构件(如涵管、预制大梁),未及时进行检测,就直接安装在构造物上,易造成意象不到的质量事故
3.对填筑路基的土质材料,缺乏土壤调查,判断失误,本应掺石灰改良为膨胀土未处理,极易产生路基质量隐患
4.施工中特别是钢筋未按设计图纸的规定要求采购,焊接(搭接)焊缝不合格未及时检测控制,易造成质量事故
5.材料供应无计划、堆放不规范、无标识牌、混堆,加上管理不善,当水泥、钢材等材料产生受潮、变质、锈蚀,失去原有的性质
二、公路常用材料性质和检测项目 公路常用材料的基本性质可分为物理性质、化学性质和力学性质
公路建设首先要把好材料关,合格优质的材料加上成熟的工艺和熟练的技能,就能确保公路工程质量,对公路建设常用的钢材、水泥、粉煤灰、砂、碎石或卵石、砼外加剂、石油沥青、回填土等,首先要知道材料必检的项目,才能对材料合格与否做出准确的判断,以下就几种常用的材料必检项目简介如下: (1)水泥、胶砂强度、安定性、初凝时间、终凝时间必要时需做胶砂流动性; (2)砂:筛分析、含泥量、泥块含量、必要时需做:表观密度、紧密度、堆积密度; (3)钢筋焊接(搭接焊):抗拉试验; (4)钢筋原材料:拉力试验、冷弯试验、反复弯曲试验; (5)碎石或卵石;筛分析、含泥量、泥块含量、针片状含量、压碎指标值,必要时需做:堆积密度、表观密度
三、公路常用材料检测频率 1.钢筋原材料检测应以同厂别、同炉号、同规格、同一交货状态,同一进场时间,每60t为一验收批,不足60t时,按一验收批检测,钢筋的物理性能和化学成分各项试验,如有一项不符合钢筋的技术要求,则应取双倍试件(样)进行复检,再有一项不合格,则该验收钢筋判为不合格
不合格钢筋不得使用,并要有处理报告,以防止混入其它批量中
2.水泥袋装检测应以同一水泥厂、同标号、同一生产时间、同一进场日期的水泥,200t为一验收批,不足200t时,亦按一验收批检测
3.散装水泥:应以同一水泥厂生产的同期出厂的同品种、同标号的水泥,以一次进厂(场)的同一出厂编号的水泥为一批,但一批总量不得超过500t
同时,还要注意水泥的有效期(一般为3个月,硅酸盐水泥为一个月),过期必须做复检,连续施工的工程相邻两次水泥试验时间不应超过其有效期
4.砂、碎石或卵石:检测应以同一产地、同一规格、同一进场时间,要求400m3或600t时为一验收批
不足400m3或600t时,按一验收检测
5.石油沥青检测以同一产地、同一品种、同一标号,要20t为一验收批,不足20t时也要按一验收批检测; 6.路基填筑土压实度检测:根据本合同段的情况,采用灌砂法,当压实层顶面,不再有轮迹时,检测频率要2000m3检测8点,不足2000m3时,至少应检测2点
四、公路常用材料现场质量控制措施 公路建筑材料费用一般占工程造价的30%-50%以上,降低材料费用时提高工程经济效益的一个重要方面,因此,合理地使用质量好、数量多、品种齐全和费用低廉的材料是工程建设质量的主要保证,根据公路施工管理的经验,对材料管理采取如下措施: 1.按施工计划和施工方法要求,组织各种材料进场,按总体平面布置堆放,不同品种、不同规格的材料分别堆放
并准备好防雨覆盖设施,特别是防止水泥受潮变质、钢筋锈蚀
2.调查土料场蕴藏数量及开采、运输条件,并对工程主要材料(水泥、钢材、沥青、生石灰、砂砾料)按部颁《公路工程试验规程》进行室内试验,及时出具试验报告,坚持作到用数据说话
3.特别是路基改良土(膨胀土)首先应进行土场调查、土壤分类、土壤塑性指数、土壤颗粒分析、土壤天然含水率、分路段或分层用土的最大干容重和最佳含水量的试验,并确定各种用土的重型击实标准,做好试验路段,拟定好施工技术控制指标
4.对各类砼构造物中所用的钢筋种类、钢号和直径,坚持做到应符合设计文件的规定,其技术标准应符合部颁标准,焊条、预埋件、其品种、规格和质量必须符合设计要求和规范规定
5.根据公路工程质量监理要求,坚持做到对工程质量进行监督检验,坚持做到不合格的原材料不准使用,不合格的预制构件不准安装,在现场要掌握工程质量动态,及时提出有关的施工中质量的隐患和预防措施要求
6.对材料或半成品构件(涵管、预制梁、盖板等),订货前要取得供货厂家的产品合格证书及试验报告,进行采样试验,验证其质量可靠性
7.材料仓库、现场材料堆放处均设立标示牌,写明品种、产地、规格、检验状态,严格按“三检制”执行,工作程序认真执行ISO9000标准,使原材料自始至终处于受控状态、并做到可追溯性
五、结语 公路建设的材料是保证工程质量的首要条件,在材料质量控制的实践中,深刻体会到工程材料的质量监控要采取检验和抽检相结合,目测和检测相结合,建立建设质量保证体系,加强合同管理,牢固树立“百年大计、质量第一”的方针,从源头抓起,明确材料监理的程序,制定材料监理细则,严格执行国家有关质量检测方面的法律、法规,严格按国家进行试验标准和规程进行工作,检测工作坚持科学性、公正性、其工作不受任何行政和其它干预,秉公办事、不弄虚作假、伪造资料、不参与任何有损于试验成果公正性的活动,以监为主、监帮结合
确保工程材料质量,为有效地控制工程质量奠定基础
参考文献: 【1】交通部第一公路工程公司
公路路基施工技术规范(附条文说明)
【2】交通部公路科学研究所
公路土工试验规程
【3】交通部科学研究所
公路工程沥青及沥青混合料试验规程
【4】交通部第二公路勘察设计院
公路工程水泥砼试验规程(附条文说明)
【5】交通部第二公路勘察设计院
公路工程石料试验规程(附条文说明)