關(guān)于物理學(xué)方面的論文(2)
關(guān)于物理學(xué)方面的論文
物理學(xué)方面的論文篇3
淺談超聲波流量計的應(yīng)用
【摘 要】介紹了超聲波流量計的工作原理、結(jié)構(gòu)、選型原則及安裝要求。
【關(guān)鍵詞】超聲波流量計;結(jié)構(gòu);選型;安裝
1 超聲波流量計的工作原理
超聲波流量計利用超聲波測量流量有許多種方法，其中典型的方法有時差法、聲循環(huán)法、多普勒法。本文主要介紹時差法超聲波流量計的工作原理，超聲波在流體中的傳播速度受到流體流速的影響，在流體順流方向和逆流方向是不一樣的，其傳播時間差和流體的流速成正比。只要測出超聲波在這兩個方向上傳播的時-間差，便可知流體的流速，再乘以管道截面積便可得流體的流量。具體計算公式如下：
超聲波在順流方向傳播時間t1為：
式中： L――聲程，m;
φ――管軸線與聲道之間的夾角，即聲道角;
c――聲波在靜止流體中的聲速，m/s;
v――流體沿管道軸向的流速，m/s;
超聲波傳播的時間差△t為：
由上可知這時只要測得t1和t2，便可求得流體流速，流體流量。
2 超聲波流量計的結(jié)構(gòu)
超聲波流量計主要由換能器和控制器(變送器)兩部分構(gòu)成。換能器有兩種，一種是發(fā)射換能器，另一種是接收換能器。發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收換能器接收到超聲波信號，通過傳輸線送到控制器(變送器)。控制器(變送器)的作用是將接收到的超聲波信號經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為與被測流體體積流量成正比的電信號，進行顯示和累計計算，還可將信號進行遠傳進入DCS等控制系統(tǒng)。
3 超聲波流量計的選型
為確保流量計正常投運，儀表選型至關(guān)重要。超聲波流量計根據(jù)換能器的安裝方法不同可分為外夾式超聲波流量計、插入式超聲波流量計和標準管段式超聲波流量計。超聲波流量計的選型主要是根據(jù)計量要求選擇適合的流量計。
(1)外夾式超聲波流量計，優(yōu)點：①外夾式超聲波流量計的換能器安裝在管道外面，不與被測流體直接接觸，不存在換能器腐蝕、粘結(jié)等問題;②測量時，在管道內(nèi)部無任何測量部件，沒有壓力損失，不改變流體的流動狀態(tài);③安裝簡單方便，管道不用切斷，不用開孔，安裝時不用停流;④可以便攜使用，便于對有懷疑的其他流量計進行比對。不足：①對管道條件要求較高，應(yīng)確定管道材質(zhì)、管道外徑、壁厚、襯里材質(zhì)和厚度等;②測量精度相對低一些。
(2)插入式超聲波流量計，優(yōu)點：①安裝時不用停流，使用專用安裝工具在管道上開孔，換能器直接穿插在孔內(nèi);②與外夾式超聲波流量計相比，測量精度較高，不受管道銹蝕、結(jié)垢等的影響。不足：①換能器直接與被測流體接觸，易被腐蝕、結(jié)晶造成儀表測量不準確。
(3)標準管段式超聲波流量計，把換能器固定安裝在按照設(shè)計加工好的管段上，并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠準確控制加工精度，同時可以精確測量管段的幾何尺寸，而且兩個換能器之間只有單一被測介質(zhì)，所以測量準確度較高，但是，不足是安裝麻煩，需要斷流，割開管道安裝，而且對于大口徑管道定做價格較高，因此除非特殊要求一般不建議選用此種超聲波流量計。
綜上，超聲波流量計在選型時必須綜合考慮準確度、安裝條件、現(xiàn)場環(huán)境等，選擇適合的流量計。
4 超聲波流量計的安裝
(1)測量點的選?。孩贉y量點應(yīng)盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內(nèi)均勻直管段，以確保流體所需的流速分布;②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內(nèi)必須充滿流體，當(dāng)換能器安裝在傾斜管道上時，不要裝在上部和底部，以免管道內(nèi)的氣體或雜質(zhì)進入測量聲道，應(yīng)盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內(nèi);③對于外夾式超聲波流量計，測量點管道內(nèi)壁不能有過厚結(jié)垢層，盡量選擇無結(jié)垢的管段且應(yīng)具有良好的導(dǎo)聲性能;
(2)換能器安裝方式
?、賄法安裝
適用于管徑較小時，采用V法安裝擴大了聲程長度，增加了順逆向聲波傳播時間;
②Z法安裝
Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道，使用Z法安裝時超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰耗小。
5 超聲波流量計的應(yīng)用
近年來，由于電子技術(shù)的進步，超聲波流量計發(fā)展很快，且日益完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。各種超聲波流量計已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)計量和水利檢測等方面，例如，在市政行業(yè)的原水、自來水、中水、污水的計量中，超聲波流量計具有大量程比，無壓損的特點，在保證測量準確度的同時提高了官網(wǎng)的輸水效率;在工業(yè)冷卻循環(huán)水的計量中，超聲波流量計實現(xiàn)了在線不斷流帶壓安裝和在線標定。
6 結(jié)束語
綜上所述，超聲波流量計作為流量測量儀表，有其獨特的優(yōu)點，在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是智能化超聲波流量計，采用微處理器和程序控制，且?guī)ㄓ嵔涌?、功能更強、編程方便，因而具有更強的生命力。但是不論其如何發(fā)展，如果設(shè)計選型及安裝不當(dāng)，不僅無法發(fā)揮其優(yōu)越性，還會帶來損失。因此，在實際應(yīng)用中，超聲波流量計的正確選型及安裝是極為重要的兩個環(huán)節(jié)，必須引起我們的重視。
【參考文獻】
[1]高魁明.熱工測量儀表[M].2版.冶金出版社，2006.
[2]徐英華，楊有濤.流量及分析儀表[M].中國計量出版社，2008.
物理學(xué)方面的論文篇4
淺談施工工序?qū)蛄菏芰白冃蔚挠绊?/p>
摘要：通過對一座預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)—連續(xù)組合箱梁在施工過程中因施工工序變化引起的幾個問題從結(jié)構(gòu)受力和變形的角度進行分析探討，強調(diào)合理施工工序的重要性。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土;變截面剛構(gòu)—連續(xù)組合箱梁;施工工序;受力;變形
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)跨度大，受力性能好，伸縮縫少，行車舒適性高，造型簡潔美觀，抗震性能強等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于橋梁工程建設(shè)中。對于此類橋梁的施工，目前已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，但在實際施工過程中，總會遇到各種情況影響橋梁的正常施工，由此帶來的影響就需要進行詳細的結(jié)構(gòu)分析，而不能隨意改變正常的施工工序，否則可能帶來不可挽回的損失。
1 橋梁概況
某新建橋梁上部結(jié)構(gòu)為2×(3×40)m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+(50+4×80+50)m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)—連續(xù)組合箱梁+4×40m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。其中主橋箱梁截面采用單箱單室，箱梁根部高度4.8m，跨中梁高2.2m，期間梁高按二次拋物線變化。主橋連續(xù)梁除墩頂0號塊外，共分11對梁段，即2.5+5×3+5×4m，各單“T”箱梁均采用掛籃懸臂澆筑法施工。
主橋下部結(jié)構(gòu)采用薄壁空心墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，最高橋墩19.8m。除9號橋墩為墩梁固結(jié)形式外，其余4個橋墩均采用盆式橡膠支座與上部結(jié)構(gòu)連接。
2 施工問題及分析
該橋梁施工的過程中，陸續(xù)出現(xiàn)了如下幾個問題。
2.1合攏施工
(1)問題的提出
設(shè)計文件給出的合攏順序為先合攏兩個邊跨，再合攏四個中跨。但受到工期和現(xiàn)場條件的約束，施工單位建議施工順序為：先施工7、8號墩“T”構(gòu)，合攏第7、8孔;然后施工9號墩“T”構(gòu)，合攏第9孔;然后施工10、11號墩“T”構(gòu)，先合攏第12孔，再合攏第10、11孔。
(2)受力分析
分別對設(shè)計施工方案和施工單位方案進行對比分析，結(jié)果表明兩種方案下結(jié)構(gòu)內(nèi)力偏差很小，詳見表2.1。
(3)變形分析
通常對于懸澆結(jié)構(gòu)在施工過程中出現(xiàn)的變形(撓度)可以采用設(shè)置預(yù)拱度的方式予以解決。通過預(yù)拱度的調(diào)整，即能保證橋梁順利合攏，達到理想的成橋狀態(tài)。
(4)處理措施
施工單位提出的方案不僅滿足了現(xiàn)場施工條件的要求，對結(jié)構(gòu)受力和變形未產(chǎn)生不利影響，而且加快了施工進度，故可以采用。
2.2邊跨合攏束的張拉
(1)問題的提出
設(shè)計文件提供的邊跨合攏束張拉分為三次：先張拉兩束底板束;待中跨合攏后再張拉三束底板束和頂板束;解除臨時固結(jié)后再張拉兩束底板束。而施工單位為了盡快完成引橋預(yù)制箱梁的架設(shè)(影響主橋邊跨合攏束的張拉)，提出在中跨合攏前對邊跨剩余合攏束進行全部張拉。
(2)受力分析
對設(shè)計張拉順序和施工單位提出的張拉順序分別進行結(jié)構(gòu)分析，詳見表2.2。按照設(shè)計的張拉順序，在橋墩底部不會產(chǎn)生較大的彎矩和拉應(yīng)力。而按照施工單位的方案，橋墩底部彎矩和和拉應(yīng)力均明顯增大，且超過了混凝土的抗拉強度設(shè)計值，將會導(dǎo)致橋墩底部開裂。
(3)變形分析
變形分析結(jié)果表明，如果按照施工單位的方案進行張拉，不僅使次邊跨懸臂端產(chǎn)生24mm的下?lián)?，同時使邊跨合攏段產(chǎn)生反拱(向上)15mm。而此時次邊跨的另一個懸臂段已經(jīng)澆筑完成，且線型變化已趨于穩(wěn)定，由此將會導(dǎo)致次邊跨的合攏段出現(xiàn)較大的合攏誤差。同時由于已經(jīng)合攏的邊跨產(chǎn)生了較大的變形，對后期鋪裝的施工也會造成很大的影響。
(4)處理措施
通過對兩種方案的分析比較，可見對于邊跨合攏束的張拉，必須按照設(shè)計文件的張拉順序進行張拉，施工單位的方案不可取。
2.3橋面系施工
(1)問題的提出
按照正常的施工順序，橋面系的施工一般是在上部結(jié)構(gòu)全部合攏完成后進行，但為了加快施工進度，施工單位提出將先合攏的7、8孔橋面系完成，待第9、10、11、12孔合攏后再進行其橋面系施工。
(2)受力分析
考慮了以下三種方案：
①施工至8號墩0號塊段位置;
②施工至8號墩最大懸臂位置;
?、凼┕ぶ?號墩9號塊段(距離最大懸臂端8m)位置。
計算結(jié)果詳見表2.3-1和表2.3-2。
(4)處理措施
通過對三種方案的分析比較：
?、俜桨敢皇菇Y(jié)構(gòu)負彎矩明顯增大，而且使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的變形，故該方案不合適。
?、诜桨付m然未增大結(jié)構(gòu)彎矩和應(yīng)力，但是對結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生了一定的影響，尤其對于第9孔合攏段的施工不利。
?、鄯桨溉龑Y(jié)構(gòu)彎矩和應(yīng)力均未增大，雖然對第8孔合攏段的變形有一定的影響，但不會對8號墩懸臂端(第9孔合攏段)造成明顯影響，故此方案為最佳方案。
由此可見，橋面系的施工可以分段進行，但不能跟進太快，否則會對懸臂施工產(chǎn)生較大的內(nèi)力和變形，影響結(jié)構(gòu)受力和后期合攏段施工。
3 結(jié)語
通過對該橋出現(xiàn)的問題進行受力和變形分析，可見在橋梁施工過程中，合理的施工工序?qū)τ跇蛄航Y(jié)構(gòu)安全具有十分重要的意義，不能由于工期和施工進度等因素而犧牲施工質(zhì)量。不同的施工工序可能會產(chǎn)生截然相反的結(jié)果，必須進行詳細的結(jié)構(gòu)分析后進行判斷，否則，必將會對橋梁施工質(zhì)量埋下隱患。
參考文獻：
[1]邵旭東.橋梁工程.北京.人民交通出版社.2003.10.
[2]JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范.北京.人民交通出版社.2004.5.
[3]JTG D60-2004 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范.北京.人民交通出版社.2004.9.
[4]JTG/ T F50-2011 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.北京.人民交通出版社.2011.7.
猜你喜歡：