DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 旅游学术期刊发展概况 2.1. 国外旅游学术期刊发展现状 随着全球旅游业的快速发展，有关旅游研究的学术论文与学术期刊数量也逐步上升。根据国际旅游研究中心的统计显示，到2012年底，全球共有与旅游相关的学术期刊184种(包括旅游、会展、休闲、餐饮等)。目前国际上有两种比较有影响的期刊评价体系，一种是以期刊所发表文章的篇均影响力IF值为测量依据，由Thomson Teuters公司每年所发布的JCR (Journal Citation Report)；另一种是2007年基于Scopus 数据库内的期刊声望，根据Google的Page Rank算法所发布的SC Imago Journal Rank (SJR) [ 1 ] 。在20世纪90年代初期，旅游类学术期刊只有《旅游研究年鉴》(Annals of Tourism Research)与《旅游管理》(Tourism Management)两本期刊被列入到JCR的期刊名录中，但这一时期列入JCR的经济类学术期刊却高达164本(Law， Chon， 2007)。随着旅游业的发展与旅游科学研究的推进，旅游学术期刊被ISI收录的数量逐年快速增长。2011年Thomson Teuters发布的JCR中SSCI的学科类别中，共有36本关于旅游、休闲、体育与服务业的期刊列入其中，如果不包含体育类刊物，与旅游相关的期刊则有19本。在2011年SJR的学术期刊排名中，有关旅游、休闲与服务业的学术期刊有47本被列入，而同时被JCR收录的期刊为13本。根据Journal Citation Report 2011和SC Imago Journal & Country Rank (SJR) 2011的研究显示，目前国际学术界普遍认为高质量高级别的旅游学术期刊主要在美国与英国，中国大陆与港澳台地区没有一本学术期刊进入该方阵，亚洲地区也唯一只有韩国的《Asia Pacific Journal of Tourism Research》被收录 [ 1 ] 。 2.2. 我国旅游学术期刊概况 我国旅游学术期刊是在改革开放以后才发展起来的。随着我国旅游业的快速发展，相关理论研究队伍不断扩大，研究成果在数量与质量方面大幅度提升。我国旅游学术期刊也快速发展，经历了从无到有、从少到多、从多到精的过程，为我国旅游产业界与学术界提供了交流与研究探索的平台 [ 2 ] 。自1985年我国第一本旅游学术期刊《旅游学刊》创刊后，我国旅游学术期刊的数量与质量逐步上升，目前形成了以十多家旅游学术期刊(包括《旅游学刊》、《旅游科学》、《旅游论坛》、《人文地理》、《经济地理》、《资源开发与市场》、《地理学报》等)为代表的旅游学术期刊方阵，成为我国学术期刊的一个重要组成部分。在所有旅游学术期刊中，影响较大的有《旅游学刊》、《旅游科学》、《北京第二外国语学院学报(旅游版)》和《旅游论坛》4家刊物，这些期刊办刊历史较悠久，都在20年以上，能够较好地反映我国旅游科学研究的发展历程，代表了我国旅游学术期刊的最高水平，在人大复印报刊资料中心主办的《旅游管理》全文转载和索引收录文献中，该4家期刊的来源文献比例最高。
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user: 3. 创办贵州旅游学术期刊的意义 3.1. 有利于促进文化旅游资源的开发 贵州旅游资源富集，要将资源优势转化为产业优势与经济优势还需创造诸多条件，付出不懈努力。其中，旅游信息资源的开发利用对于经济社会发展还比较落后的贵州来说显得尤为重要，而旅游学术期刊在旅游信息的转化过程中发挥了关键作用。旅游学术期刊是当前旅游信息交流与传播的重要载体，能有效传播信息源，服务于旅游教育培训与旅游研究开发。旅游学术期刊是旅游信息的主要载体，而旅游信息作为一种资源是静态的，它的价值直到开发利用时才能体现。旅游业是一个动态的行业，各要素(除地理位置外)处于不断变化之中，因此，旅游信息的交流十分重要。我省在建设文化旅游发展创新区的过程中，除黄果树瀑布、遵义会议会址、西江千户苗寨等知名度较高的景区外，还有许多新的旅游景区(点)需要大力宣传。全省各级旅游管理部门可以通过与旅游学术期刊合作，将新的文化旅游资源开发出来。旅游学术期刊要加强与各地旅游管理部门通力合作，深挖各地文化旅游资源，提高其知名度与美誉度，促进贵州省旅游业持续健康发展。 3.2. 有利于宣传贵州、提高贵州的知名度 广告是现代经济与生活中不可或缺的组成部分，也是重要的营销方式之一。公开出版发行的旅游学术期刊有广告经营权。旅游学术期刊的读者群是旅游院校、科研机构、旅游行政管理部门以及各类旅游企业等。一旦期刊在读者圈树立良好的形象，必然产生较大的市场影响力，凭借这种影响力，能有效地对相关旅游企业、旅游地等进行宣传。近年来，贵州省加大了旅游促销宣传的力度，如“多彩贵州”的宣传效果就非常好。如果创办一本贵州旅游学术期刊，从学术圈的角度来宣传贵州，与“多彩贵州”及其它宣传渠道一并，形成立体宣传网络，这样势必形成强大的合力，迅速提高贵州旅游的知名度。 3.3. 有利于促进贵州旅游科学研究上新台阶 在学术期刊上发表论文的数量与质量是衡量一个国家(地区)或一所大学科技水平与科研能力的重要标志之一。目前，我省旅游科学研究整体水平还比较低，高等院校及其他科研机构的旅游类科研论文主要在大学学报与综合性期刊上发表，不利于旅游科研人员查阅和交流，也有碍我省旅游科研人员的研究积极性。而上海旅游高等专科学校开办的《旅游科学》期刊，有近30年的历史，对上海市旅游业的发展、规划起到了强力推动作用，可以说，上海市旅游业的快速发展，《旅游科学》起到了应有的作用。相比之下，直到今天贵州省还没有一个专门的旅游学术期刊。当前，贵州省正在大力发展旅游业，努力建设文化旅游发展创新区，旅游科学研究也不断进步，省内各旅游院校(系)、科研机构、旅游行政管理部门和旅游企业都期盼创办一本旅游学术期刊来指导贵州旅游业的发展，探讨文化旅游业的创新与规划，加强旅游科学研究。因此，尽快创办贵州旅游学术期刊，是贵州文化旅游业发展的需要，也是促进贵州旅游科学研究上新台阶的必要之举。 3.4. 有利于加强贵州旅游专业教育 当今世界，企业之间的竞争、国家之间的竞争归根结底是人才之间的竞争，谁拥有最优秀的人才谁就是最后的胜利者。旅游企业要在竞争中取胜，需加强旅游教育，搞好旅游人才队伍建设。目前，我省旅游人才队伍建设还存在诸多问题，不能适应文化旅游业发展的需要，体现在：科学的人才观还未树立；旅游人才总量不足，整体素质不高；民族旅游“特色人才”后继无人；旅游人才结构与分布不合理；旅游人才培养能力有待加强；旅游人才工作体制机制不完善。我省旅游业的服务质量、管理水平以及从业人员素质等远远不能适应旅游业发展的需要，需要加强旅游教育，培养高素质的旅游人才。旅游学术期刊可以凭借自身优势，在旅游教育方面大展宏图，对于各种旅游从业人员的教育，相关部门可以在期刊上探讨对策，通过开展多种交流会，努力加强旅游教育与培训的力度。毫无疑问，旅游学术期刊将是旅游专业教育的一种重要渠道，有利于我省旅游教育的发展。
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user: 4. 办好贵州旅游学术期刊的途径 4.1. 坚持正确的政治方向 坚持正确的政治方向是学术期刊的必然要求。坚持以邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观为指导，深入贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，不仅是我们党的立国之本，也是新时期我国新闻出版事业的根本与基础，决定着我国新闻出版事业的方向与趋势。因此，旅游学术期刊理应坚持正确的政治方向，要特别重视社会效益，为促进贵州省旅游业发展服务，要围绕旅游业发展和旅游科学研究的要求，围绕贵州省文化旅游发展创新区建设的大局谋篇布局、做好策划。同时，注意期刊经济效益与社会效益的统一，保证这两者的统一是社会主义精神产品的重要特征。 4.2. 积极创新办刊理念 好的办刊理念是学术期刊可持续发展的关键因素，一本优秀的旅游学术期刊在向读者展示旅游业领域科学研究成果的同时，还需传播旅游文化。传统的旅游学术期刊往往只重视学术研究成果的交流与传递，而忽视文化理念的传播，不利于期刊在激烈的市场竞争中生存。因此，积极创新办刊理念是创办贵州旅游学术期刊的先导。严肃的学术问题融入旅游文化，会使旅游学术期刊变得丰富多彩，更富吸引力。学刊编辑应改变原来被动的角色，要主动从以往主要在幕后工作转到前台工作，努力搭建多种平台(如设置编辑手记、特色专题、在线投稿系统等)，积极拓宽交流空间，加强与读者的沟通交流，分析了解读者群体的心理，坚持以读者为本，将最前沿的学术成果与丰富的旅游文化赋予读者朋友，切实做到在传播旅游科研成果的同时传递旅游文化理念 [ 3 ] 。 4.3. 加大政策支持力度 近年来，贵州省旅游业发展迅速，在贵州省旅游业发展的过程中，如何宣传、助推旅游业发展是一项紧迫的任务，而学术期刊对于宣传贵州、促进贵州文化旅游业发展具有重要作用。应充分认识到旅游学术期刊在贵州旅游业中的地位及其影响，加大力度支持创办旅游学术期刊。政府应在宏观政策上给与必要的支持，包括：1) 在期刊创办过程中，政府应给与资金与人才上的支持，满足办刊需要；2) 放宽对学术期刊的限制，给与更灵活的发展空间，特别是对于欠发达而旅游业发展潜力巨大的地区创办学术期刊应给与政策支持；3) 支持旅游学术期刊在国外宣传、发行，扩大影响力。 4.4. 加强基础理论与产业实践的融合 创新是评价学术期刊的核心指标，旅游学术期刊也不例外。因此，应不断创新，加强基础理论与产业实践的融合。旅游科学体系的建立是一个长期的过程，需要大量学者潜心研究旅游基础理论，形成丰硕的理论成果；同时，旅游业是实践性极强的产业，旅游科学研究离不开旅游活动与旅游行业实践 [ 4 ] 。基于此，旅游学术期刊应在理论研究的同时，与行业密切联系，准确把握旅游行业发展和市场需求状况，将基础理论研究与产业实践研究融合，为读者提供极具价值的学术成果。 4.5. 努力塑造期刊品牌形象 当今世界，企业之间的竞争很大程度上是品牌的竞争，品牌体现了一个企业的综合形象与综合素质，是企业核心竞争力的重要因素，品牌塑造决定了企业的成败。例如《中国社会科学》、《管理世界》与《旅游学刊》等就是期刊界的精品品牌，其创造的价值是巨大的。贵州省的旅游学术期刊在创办的过程中应十分重视品牌塑造，严格按照国际标准精心设计期刊的内容与形式，特别要注意以下几点：1) 科学性。旅游学是一门科学，作为旅游类杂志，旅游学术期刊应突出其学术性与理论性，将研究与发展旅游学及相关科学作为核心工作。同时，在办刊的过程中认真处理好学术性与可读性以及专业性与综合性的关系，努力提高质量，科学地办好期刊 [ 5 ] 。2) 标准化。以核心期刊为标准，努力提高期刊质量，实现期刊与国际接轨。3) 艺术性。期刊的设计要讲究精致，需图文并茂，在读者接受学术知识的同时留下赏心悦目的享受。4) 参与性。在期刊创办的过程中，读者应参与到其中来，通过各种途径与渠道(如读者调查、座谈会、学术研讨会、期刊交流会等)，加强期刊与读者的联系，增进交流与沟通，使旅游学术期刊切实成为读者的良师益友。 4.6. 不断提高期刊国际化程度 随着全球化加速，旅游活动的国际化特点越来越明显，作为展示旅游科学研究最新成果平台的旅游学术期刊应不断提高其国际化程度。我国学者应有广阔的研究视角，对国内外旅游目的地和旅游活动进行深入研究。贵州创办旅游学术期刊也需具备全球化视野，围绕文化旅游发展创新区建设，紧跟国际国内学术前沿，既要突出贵州地方文化特色，又要具有国际性。要鼓励学者加强与国外学界的交流沟通，积极参与国际学术研讨，同时，期刊也应积极对国外学者约稿，宣传国际旅游学术前沿成果，努力将旅游学术期刊影响扩大到世界范围。
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user: 摘 要 墩基础的设计方法在现行规范中没有明确的规定，造成了土木工程设计中的浪费或安全隐患。本文分析了墩基础在岩石和非岩石地基中的受力机理和破坏模式，认为不能简单地按墩基础墩径比确定其承载力计算方法，应根据墩端地基土的特性合理确定，并提出了墩基础必须满足的独立基础和桩基础的设计构造要求。 关键词 :扩底墩基础，承载力，设计构造
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user: 1. 引言 大直径挖孔墩基础起源于美国，日本自20世纪30年代以来就开始应用，我国70年代最先在沿海一带使用，至今已有30多年历史。由于大直径挖孔扩底墩具有承载力高，质量易于保证，施工速度快，无噪音，无振动等特点，在工业与民用建筑工程中得到广泛的应用。目前，对于墩基础的设计尚无统一的认识，设计内容和概念不明确，造成浪费或安全隐患，本文结合墩基础的破坏模式和受力机理，拟就墩基础的设计方法和原则作一些分析探讨。
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user: 2. 墩基础的定义 文 [ 1 ] 规定：桩长小于6 m及 时按墩基础设计，但没有明确计算方法。文 [ 2 ] 对于大直径墩基础，其设计原理是按深埋的独立基础进行计算的，可以不列入桩基范围。文 [ 3 ] 将墩基础列为深基础的一种，是在地下用人工或机械开挖的大直径孔中浇灌混凝土而成的基础，并指出墩基础由于其直径较一般桩径大，埋深又比浅基础深，因此在荷载作用下与土相互作用机理也有其特点，尤其在墩底有扩大头的情况，不能简单地套用桩基和浅基础在极限荷载作用下土体破坏的可能模式。文 [ 4 ] 指出：墩基是就地开出的坑孔内浇灌混凝土而成的深基础，从荷载传递性质来看，墩基和桩基并无本质的差别。这两类基础的最大区别，只在于施工方法有所不同而已。从以上文献可以看出，墩基础从学术概念上来讲，就是一种深基础，但其承载力应根据受力模式综合确定，按桩长来定义墩基础仅是一个工程概念。本文认为文 [ 1 ] 仅用桩长来定义墩基础，而大多设计人员又按照文 [ 2 ] ，设计原理按深埋的独立基础进行计算，造成较大的浪费，构造也不合理。本文从基础破坏模式和构造要求出发，结合规范有关要求，探讨墩基础的设计原则和方法。
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user: 3. 墩基础的受力机理和破坏模式 扩底墩基础下的地基变形和破坏模式既不同于扩展式基础，也不同于桩基础 [ 5 ] 。 浅基础破坏模式分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和刺入破坏三种；桩基础则基本上属于整体剪切破坏和刺入破坏。而扩底墩基础在竖向荷载作用下，地基土以竖向压缩变形为主，伴随有少量侧向挤压，即使在大变形时也无连续滑动面，墩周围表层土更无明显隆起现象，可归属为局部剪切破坏和刺入破坏。扩底墩承载力以端承力为主，墩底压密影响深度为两倍扩底直径，压应力大致以持力层土的内摩擦角向下扩散。扩底端的周围为拉应力区，荷载大时出现伞形拉裂缝，而且在扩大头上方有脱空现象。其上土体松胀，但由于拱作用或土的粘聚力作用而不致塌落。 墩基础的竖向承载力主要由墩底土层承载力决定，勘察报告一般提供墩端地基承载力和墩端阻力，而且两者相差一般较大，究竟取何值，一直困扰设计人员。本文分岩石和非岩石土层，从墩基础破坏模式来探讨其取值的合理性。 1) 非岩石土层的地基承载力和桩端阻力 非岩石土层中的桩端阻力和桩侧阻力存在着“深度效应”的作用，也就存在着桩端阻力和桩侧阻力的“临界深度”的问题。当基础相对埋深 (L为墩长，d为墩身直径)较大时，基底以下的塑性变形区逐渐向基底以上扩展。当相对埋深很大时，连续破坏面为一梨形封闭区。从破坏模式来看，墩端的极限承载力，不但与桩端下一定深度内的土有关，而且也受到桩端以上一定深度厚度内土的影响，桩端要进入持力层一定的深度，才能保证连续破坏面为一梨形封闭区，并埋于土中而不冒出地面，此时可按桩基设计；否则，连续破坏面不能封闭而反映到地表面，使地面形成隆起，桩端土层不能充分发挥竖向承载力的作用而使墩丧失稳定性，此时其承载力应取土层地基承载力。 2) 岩石土层的地基承载力和桩端阻力 岩石地基中的墩基础又称嵌岩墩，嵌岩墩的特点是墩和岩体连接成一个受力整体。 由于岩石土层岩体强度超过桩身混凝土强度，墩基础承载力一般由桩身强度控制。一般认为，对于工业与民用建筑来说，岩石地基的承载力与基础埋深和底面尺寸无关，文 [ 5 ] 规定，当桩端无沉渣时，桩端岩石承载力特征值和基础岩石地基承载力特征值都是按岩基载荷试验方法或者可根据室内饱和单轴抗压强度计算而确定的，岩石地基中同层次、同位置、同面积的桩端岩石承载力和岩石基础的地基承载力是相同的。岩石地基上的桩端承力和埋置深度无关，不存在天然土层中的桩的“深度效应”问题，只存在和岩石风化程度、岩石构造和岩石完整性等有关的问题。
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user: 4. 墩基础的竖向承载力 确定墩基础竖向承载力最好通过静载试验确定的，但此方法时间长、费用高。目前，墩基础设计所采用的计算方法均属于近似法即采用经验公式计算，其计算结果与实际受力情况有一定的差异。评定分析扩底墩基础的承载力，可参照别列赞采夫模型试验结果：该试验结果用相对埋深H/B将基础划分为特浅埋基础( )、浅埋基础( )、深埋基础( )和特深埋基础( )。由于上覆土体的超载影响，地基极限承载力随H/B的增加而增大。扩底墩基础多在 范围内，说明其承载力介于浅基础与桩基础之间，当墩基础与深基础和桩基础的界限不明确时，应分别按深基础和大直径桩基础计算承载力，承载力宜通过分析勘察报告提供土层承载力和桩端阻力综合确定。 4.1. 按深基础计算墩基础竖向承载力 墩基础的竖向承载力按文 [ 6 ] 式5.2.4计算确定，即 式中： ——修正后的墩底持力层的地基承载力特征值； ——墩底持力层的地基承载力特征值； ， ——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，按基底下土的类别确定； ——基础底面以下土的重度( )，地下水以下取浮重； ——基础底面宽度( )，当基础底面宽度小于3 m时按3 m取值，大于6 m时按6 m取值； ——基础底面以上土的加权平均重度( )，位于地下水位以下的土层取有效重度； ——为基础埋置深度，一般自室外地面标高算起。 4.2. 按大直径桩基础计算墩基础竖向承载力 墩基础竖向承载力按文 [ 7 ] 式5.3.6计算确定，即 ——单桩竖向极限承载力标准值，/kN； ——单桩竖向极限承载力标准值，/kN； ——总极限侧阻力标准值，/kN； ——总极限端阻力标准值，/kN； ——桩身周长，/m； ， ——桩侧第 层土极限侧阻力标准值、桩端极限端阻力标准值，/kPa； ， ——大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数。 按以上两种方法计算的墩基础承载力，由于墩端土层的承载力取值不同造成两者承载力相差较大。 4.3. 墩基础的有效摩阻长度 从有扩大头墩基础的受力模式来看，扩底端的周围为拉应力区，荷载大时出现伞形拉裂缝，而且在扩大头上方有脱空现象，墩基础扩大头以上一定范围的土层不能为墩基础提供侧阻，因此，扩底墩的有效摩阻长度应比墩身长度适当减小，减小长度按文 [ 3 ] 一般取 (d为墩身直径)。 4.4. 桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数 墩基础应参考大直径桩进行设计，当墩端持力层为非岩性土层时，其静载实验Q-S曲线均呈缓变型，反映出其端阻力以压剪变形为主导的渐进破坏，桩侧桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线减小 [ 6 ] ，因此，大直径墩基础承载力应考虑墩端阻力和墩侧阻力尺寸效应折减系数。 桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数不仅与土性特征有关，还分别与桩身直径和扩底端直径有关有关。如表1。
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user: 5. 墩基础的其他设计内容 1) 墩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。应符合文 [ 6 ] 第5.8.2的要求，即 式中： ——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值，kN； ——基桩成桩工艺系数，干作业非挤土灌注桩： ；泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩： ； ——混凝土轴心抗压强度设计值，N/mm 2 ； ——桩身截面面积， ，d为桩身直径。 2) 墩基础扩大头处的受冲切承载力 墩基础通过桩身将上部荷载传至扩大头，扩大头的直径一般比桩身直径大的多，因此在墩基础变阶处，应按扩展基础的要求验算抗冲切和抗剪承载力。分别符合 [ 7 ] 第8.2.8条和8.2.9条的有关要求。 3) 当墩基础的混凝土强度等级小于其上部的柱的混凝土强度等级时，尚应按 [ 8 ] 的有关规定验算墩基础顶面的局部受压承载力。 4) 当墩基础受力层范围内存在软弱下卧层时，应按 [ 7 ] 第5.2.7条进行验算。 5) 当墩基础端部为非岩石时，应验算墩基础沉降，沉降验算应按 [ 7 ] 第5.3节的有关规定计算。 Table 1 The size effect coefficient of large diameter pile 土类型 黏性土、粉土 砂土、碎石类土 桩侧阻力尺寸效应系数 (0.8/d) 1/5 (0.8/d) 1/3 桩端阻力尺寸效应系数 (0.8/D) 1/4 (0.8/D) 1/3 表1. 大直径灌注桩尺寸效应系数 注：表中d为桩身直径，D为扩底直径。 图1. 墩基础构造
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user: 6. 墩基础的相关构造要求 如图1，墩基础介于独立基础和桩基础之间，其构造要求应同时满足两者要求。 1) 墩身最小直径不应小于0.8 m，扩底端直径与桩身直径之比D/d，应根据承载力要求及扩底端侧面和桩端持力层土性特征以及扩底施工确定，一般要求尽量发挥桩身承载力，挖孔墩不应大于3，钻孔墩不应大于2.5。 2) 扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定，a/h c 可取1/4~1/2，砂土可取1/4，粉土、黏性土可取1/3~1/2。 3) 扩低端底面在非岩性土中宜呈锅底形，矢高h b 可取(0.15~0.20) D。 4) 扩底端侧面与锅底端部交接处宜采用竖直段h d 过渡，其长度约为0.2 m，确保混凝土浇注质量和桩端承载力。 5) 因墩基础承载力较高，墩基础宜采用一柱一墩，部分荷载较大柱下也可采用多墩，墩间间距应同时满足：墩身中心间距应大于3 d，而扩底墩中心间距应大于1.5 D及净距大于1.5米。 6) 墩基础进入持力层的深度h宜按桩基础控制，应根据土质按下列要求确定：粘性土、粉土不宜小于2 d，砂土不宜小于1.5 d，碎石类土不宜小于1 d，嵌岩桩不宜小于0.4 d且不小于0.5 m。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3 d。 7) 采用墩基础时，宜在墩顶采用墩帽，且在墩帽间设置连系梁，以增加基础的整体刚度。
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user: 7. 结束语 扩底墩基础的受力机理和破环模式与天然地基和桩基础不完全相同，其承载力和构造应根据墩端土层特性合理确定。 1) 扩底墩基础的承载力计算方法不应按工程意义的墩径比简单确定。岩石地基的承载力与基础埋深和底面尺寸无关，非岩石地基土应分别按独立基础和桩基计算，合理确定其承载力。 2) 若按桩基础确定其承载力时，其桩身和扩底端均应满足桩间距要求。当持力层为非岩性地基时，应考虑墩端阻力和墩侧阻力的尺寸效应折减系数。 3) 墩身应同时满足独立基础和桩基础有关承载力和构造要求，特别应注意验算扩底端的抗冲切和抗剪承载力。
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user: 摘 要 以常熟浒浦大桥为背景，对于火灾后预应力钢筋混凝土桥梁进行评估分析研究。从火灾裂缝、混凝土脱落、受力钢筋露筋等方面对于桥梁进行了火灾病害观测分析，通过混凝土强度测定、静力荷载试验和有限元分析，对于火灾后桥梁的承载能力进行了分析评估。结果表明受火区作用较严重的简支空心板力学性能下降明显。 关键词 :钢筋混凝土桥梁，火灾，混凝土强度，静动载试验
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user: 1. 前言 在众多灾种中，火灾的发生额度高居各灾种之首，国内外每年均有大量钢筋混凝土结构过火。近年来随着我国经济建设的快速发展，桥梁数量不断增多，在既有桥梁的病害报道中，有关桥梁火灾的报道越来越多，火灾已成为目前发生概率最大、损失最严重的桥梁灾害之一。2010年7月9日，沈阳工农桥桥下失火，造成经济损失近千万；2013年11月27日晚，有“亚洲第一廊桥”之称的重庆黔江濯水古镇风雨廊桥因火灾被烧毁，再一次向世人警示了火灾的危害性。 火灾发生后，会对桥梁结构的各类构件造成不同程度的损伤，从而影响桥梁结构的使用安全。因此，通过火灾后桥梁结构检测，研究火灾高温后钢筋混凝土桥梁结构的力学性能，全面正确地评价桥梁结构的损伤状况，进而制定科学合理的维修策略，具有重要的理论意义和实用价值 [ 1 ] - [ 8 ] 。 本文以火灾后的预应力钢筋混凝土桥梁为背景，对于火灾后桥梁进行检测评估，提出维修养护建议。
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user: 2. 工程概况与火灾病害表观检测 常熟市经济技术开发区碧浒路工程浒浦大桥结构体系为：主桥上部结构采用变截面预应力连续箱梁，引桥上部结构采用简支预应力混凝土空心板梁，其跨径布置为5 × 20 m + (52 + 80 + 52) m + 3 × 20 m + 4 × 20 m，全长429.16 m。引桥上部结构采用20 m的简支预应力混凝土空心板梁，桥面连续。桥梁为左右幅布置，总宽32 m，单幅宽16 m。本桥设计荷载为城-A级。 2015年7月26日浒浦大桥东起引桥第二跨简支预应力混凝土空心板梁下部堆放的泡沫板、木板等建筑废材发生火灾，由于燃烧时间较长，第二跨混凝土空心板梁下部完全熏黑，北起靠近2号墩第9#至第15#空心板损坏相对较重，面积6米(横桥向) × 5米(纵桥向) (如图1)。主要病害包括： 1) 空心板梁底板混凝土灼伤、爆裂，从外向内扳梁依次编号，9#~15#板梁底部混凝土保护层灼伤爆裂、脱落(如图2)。 2) 11#~13#板严重，底部可见普通钢筋，12#板底可见普通钢筋和预应力钢绞线，部分区域有裂缝(如图3)。严重区域有混凝土炭化现象，轻轻接触就会出现脱落。 3) 其他板梁主要是烟熏的痕迹。桥台台帽混凝土灼伤、爆裂(如图2)。 综合火灾调查和表观缺损检查情况，可知9#~15#板局部有混凝土爆裂破损现象，损伤深度达到混凝土保护层，少量箍筋外露，但主筋未受损伤，可以评定为局部C级。
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user: 3. 检测试验与评估分析 按照《公路旧桥承载能力鉴定方法》的要求，对火灾后桥梁需重新进行荷载试验以确定其剩余的承 图1. 受火桥跨 图2. 桥梁底部受火区域 图3. 混凝土保护层脱落露筋 载能力。该方法主要是通过模拟真实的车载运行情况对桥梁实施动载和静载试验，对桥梁中受损严重的跨孔与邻近跨孔跨中应力挠度进行检测，以此判断该结构的剩余承载能力和刚度火灾后是否继续满足桥梁原设计要求，若存在较大的衰减，必须对结构进行相应的加固维修以满足后期结构继续使用的安全。 浒浦大桥是常熟市经济技术开发区的一座重要桥梁，通车时间不长。为保证大桥的安全运营，对于该桥主要通过现场观测、回弹试验、静力荷载试验，并结合有限元计算分析，对于大桥火灾病害、剩余承载能力进行检测评估，为维修加固提供依据。 3.1. 有限元模型 浒浦大桥受火灾桥跨上部结构为简支预应力混凝土空心板梁，梁两端简支，板与板之间是依靠现浇层连接的，现浇层主要用来传递剪力，全桥一联。为此采用MIDAS/CIVIL 2013有限元软件进行建模分析。使用梁格法建模，模型中所有梁格均采用梁单元模拟，板与板之间采用刚性链杆模拟。空心板梁底部均采用弹性连接进行板式橡胶支座刚度的等效模拟，纵梁的横向联系采用虚拟梁模拟，并且释放虚拟横梁的梁端约束，形成铰接结构。所有模型工况中均采用C50混凝土，预应力筋采用Strand1860。桥面横向分为17个单元，纵向分为20个单元，桥面单元总数为340。部分模型如图4所示。 3.2. 静力荷载试验 挠度是衡量引桥实际刚度和力学性能的重要指标之一，静力荷载试验的主要目的是测量在试验车辆荷载作用下的控制截面挠度、应力。浒浦大桥设计荷载为城-A级。试验时模拟相应截面处设计荷载产生的内力效应较大值的布载方式进行加载。因标准的荷载等级实际中很难模拟，桥上试验荷载一般采用汽车加载，根据静载试验荷载效率及控制断面的设计弯矩值，再考虑加载车辆的来源等因素，选用相当公路规范中汽车-20级荷载中的重车(300 kN)作加载车辆。试验选用车辆的技术指标如表1所示。由于受火区域主要集中在北起靠近2号墩第9#至第15#空心板，面积约7米(横桥向) × 5米(纵桥向)。经计算，考虑横向分布的影响，确定在受火区域加载车辆为3辆(如图5、图6所示)。试验采用分级加载模式，车辆加载过程中观察梁底裂缝变化。 根据以上试验车辆加载方案，在有限元模型基础上进行静力荷载试验计算分析，图7、图8给出了车辆荷载作用下的应力云图和弯矩图。表2给出了静载试验挠度测量与计算分析结果。可以看出显然由于火灾造成10#~13#板的力学性能明显低于周边未受火灾影响板梁。但是另外由于本桥设计裕度较大，通车运营时间不长，受火灾影响后桥面线形没有发生大的变化，火灾后桥梁承载能力仍可以满足设计荷载作用下的正常使用要求。 图4. 有限元分析模型 图5. 车辆纵向位置图(单位：m) 图6. 车辆横向布置图(单位：m) 图7. 总弯矩图 图8. 车载作用下的弯矩图 Table 1 The index of the loading car 车型 轴距(mm) 轮距(mm) 质量(kN) 300 kN 中前轴 中后轴 前轮 后轮 前轴 中后轴 3500 1300 1800 1800 60 240 表1. 试验加载车的技术指标 Table 2 The displacement result of the static load test (mm 编号(北à南) 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 完好区 火灾前理论值 1.0 1.1 1.1 1.1 1.0 0.9 0.9 0.9 火灾后实测值 0.7 1.1 1.0 1.2 1.1 0.6 0.5 0.5 校验系数 0.7 1.0 0.90 1.1 1.1 0.67 0.55 0.55 表2. 静载试验挠度结果(单位：mm) 3.3. 回弹法强度检测 钢筋混凝土桥梁遭受火灾过程中，混凝土直接受火灼烧或间接受到热影响，会发生诸如表面颜色变化、裂损剥落、开裂、露筋、锤击反应变化等表观缺损情况。根据表观缺损检查发现局部存在小面积破损露筋现象，且现场锤击时声音发闷，锤击时混凝土脱落，参照文献 [ 4 ] 有关结论，可以推断浒浦大桥火灾最高温度在500℃~700℃。 在火灾过程中，混凝土的弹性模量随温度的升高而逐渐降低。国内外学者对高温下混凝土的力学性能(包括抗压和抗拉强度、弹性模量、高温本构关系)进行了大量的研究，普遍认为高温下混凝土的抗压强度在400℃以内变化不大，温度超过400℃以后，降低幅度明显加大，温度超过900℃后，强度不到常温的1/10 [ 9 ] 。为了全面评定火灾后桥梁的承载力，需对于火灾区混凝土强度进行检测。 混凝土强度一般采用回弹法、取芯法、或两者相结合的方法。回弹法检测规定不适用于表层与内部质量有明显差异的混凝土强度检测，但回弹法检测具有快速方便、高效的优点，同时目前对于火灾后混凝土强度还没有更方便简捷的方法，所以利用回弹法检测混凝土强度还是具有一定的工程实用性。取芯法属于半破损的检测方法，对构件存在一定的损伤。 考虑到本桥设计裕度较大，通车运营时间不长，静载试验表明桥梁承载能力仍满足设计要求，取芯法检测反而会增大底板损伤，因此回弹法检测混凝土强度。由于火灾过火面积相对较小，因此对于9#至第15#空心板梁都进行回弹强度检测，具体测区分布在距离2号墩4 m的9#~15#空心板梁底板，共7个测区，同时选择未受火灾梁底板作为测区。检测时首先将被检测构件测区内烟熏表面清洗干净并将损伤表层用砂轮磨平，数据处理参照文献 [ 10 ] 优先采用火灾专用曲线。各测区回弹测试数据如表3所示。 由表3中回弹法强度检测的数据可知，过火较严重区域板混凝土强度明显低于未受火灾板。在12#板梁位置测区的混凝土强度最小，而13#板梁位置测区的混凝土强度接近于未受火灾板。而实际上现场观察表明12#、13#板梁是遭受火灾影响最为严重的。这是由于火灾高温影响后火灾温度场的传导不均匀，导致混凝土内外达到的温度不一致，混凝土材料的疏松程度不同，甚至有混凝土表层发生烧结硬化，使得回弹值出现偏高现象。因此在实际强度推算中应考虑此影响，或进一步可以采用钻芯法精确检测混凝土强度。
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user: 4. 检测试验结果分析与评价 由表2、表3测试结果可得到以下结论： 1) 挠度实测值与理论值得比较表明，第二跨10#~13#板(混凝土保护层脱落严重)的位移校验系数在0.9~1.1之间。显然由于火灾造成10#~13#板的力学性能明显低于周边未受火灾影响板梁。 2) 相比9#、14#、15#板的力学性能明显高于较严重的板梁，但是低于未受火灾影响的完好板梁。 3) 计算分析结果表明火灾后桥梁承载能力仍可以满足设计荷载作用下的使用要求。 4) 加载时无裂缝产生，车辆通过时，被烧区未出现明显的混凝土脱落。 5) 对于火灾高温后混凝土强度检测，可以采用回弹法检测作为参考，精确检测应该采用钻芯法。 综上，本跨结构的承载能力、结构刚度均能够满足设计荷载正常使用的要求。但是受火区作用较严重的简支空心板力学性能下降明显。由于空心板下侧部分混凝土保护层脱落，造成钢筋外露，长期暴露 Table 3 The concrete strength in measured areas (MPa 编号(北à南) 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 完好区 强度值 56.2 53.6 52.1 47.6 55.3 54.4 58.5 57.8 表3. 各个测区回弹仪混凝土强度(MPa) 在潮湿环境下，暴露的钢筋将会发生腐蚀，造成力学性能的降低，影响桥梁的安全性。建议尽快对于过火的9#~15#板梁采取局部修补加固措施。
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user: 5. 结语 本文以常熟浒浦大桥为背景，对于火灾后预应力钢筋混凝土桥梁进行评估研究。从火灾裂缝、混凝土脱落、受力钢筋露筋等方面对于桥梁进行了观测分析，通过混凝土强度测定、静力荷载试验和有限元分析，对于火灾后桥梁的承载能力进行了分析评估。结果表明： 1) 受火作用较严重的简支空心板力学性能下降明显，但是桥梁承载能力仍可以满足设计荷载作用下的正常使用要求。 2) 对于火灾高温后混凝土强度检测，可以采用回弹法检测作为参考，精确检测应该采用钻芯法。 3) 建议尽快对于过火的9#~15#板梁采取局部修补加固措施。
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user: 摘 要 基于聚焦双频激电法原理设计并制作了聚焦双频激电仪，模拟井下环境建立了土槽实验台并构造了含水异常体，给出了实验台的详细设计过程。基于垂直于煤巷断面的特殊布极方法，在无偏转条件下，通过变换屏流比和两测量电极的相对位置关系，测得在有无含水异常体下的视幅频率数据。根据数据分析得到了此条件下的最佳屏流比及最佳测量电极位置。 关键词 :煤巷超前探测，聚焦双频激电法，土槽实验，布极，视幅频率
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user: 1. 引言 目前用于煤巷综掘超前探测的方法均存在一定的不足，主要表现在：探测准确率低、方向性差、实时性差、效率低、成本高、抗干扰能力差等突出问题[ 1 ] 。因此，文献[ 2 ] 提出了“动态电场激励法煤巷超前探测技术”，聚焦双频激电法源于动态电场激励法[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] ，该方法充分利用双频激电法原理[ 5 ] 的优点，结合电场聚焦和偏转理论，可实现地质异常体准确定位。本人所在课题组长期致力于聚焦双频激电法的研究，目前已经研制出发射装置和接收装置的实验样机。 目前国内各种超前探测方法的模拟实验主要用于隧道的超前探测，用于煤巷综掘超前探测的相关研究较少，更鲜有基于聚焦双频激电法的相关模拟实验研究。有学者基于直流电法超前探测技术，通过在沙坑中埋设已知的低阻体，在模拟巷道中布置电极的方式，采用网络并行电法勘测系统对前方已知的物体进行探测[ 6 ] 。还有学者基于矿井直流电法掘进超前探测理论，建立了独头巷道掘进面前方存在球体溶洞时的超前探测数学模型，探讨了溶洞至掘进面距离、溶洞半径、埋深等参数与视电阻率异常的联系，给出了相应理论曲线或经验公式，并采用沙槽模拟实验对理论进行验证[ 7 ] 。还有学者基于聚焦电流法隧道超前探测理论，采用两种电极布置方式进行沙槽模拟实验[ 8 ] 。 本文基于聚焦双频激电法，采用垂直于断面布置电极的方法，在土槽中放置含水异常体模型，模拟井下含水地质构造，通过变换屏流比及测量电极位置，开展土槽实验研究。通过对视幅频率数据的分析得到最佳屏流比及最佳测量电极位置。
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user: 2. 聚焦双频激电法原理 2.1. 双频激电法 双频激电法[ 5 ] 主要利用两种不同频率并具有相关性的方波电流进行叠加，同时供入大地，形成双频组合电流作为激励源；并接收含有地质异常信息的极化电势差，通过仪器内部的斩波放大、相敏检波等手段，得到其高频电位差与低频电位差，从而求得异常构造所产生的激发极化效应(induced polarization简称IP效应)。 通常使用“百分频率效应”(Percent frequency effect，缩写为PFE)、或视幅频率表征频域激发极化程度，其定义为： (1.1) 式中， 和 分别表示高、低频电位差。双频激电法充分发挥频率域激电法的优点，将高低两种频率进行叠加调制，形成双频激发电流(如图1(a))，对探测区域进行激电激励，探测双频激电场电位差信息(如图1(b))，一次性同时得到高频电位差和低频电位差，即可直接计算视幅频率值。 该方法观测精度高，稳定性好，观测装置轻便灵活，并具有较强的抗干电磁扰能力，而且发射装置的电流变化也对测量结果影响较少。但是由于煤巷掘进工作特点，无法直接应用于煤巷掘进超前探测。该探测方法是聚焦双频激电法的基础。 2.2. 聚焦双频激电法 聚焦双频激电法源于双频激电法，依据空间电场效应，根据同性电场之间互相排斥的性质，在掘进工作面四周布置约束电极以形成约束电场，从而与主发射电极的探测电场进行相互作用，利用电场的约束作用，有效控制电场的传播方向，使探测电场的发射方向与发射范围控制一定范围内；并通过改变各约束电极电流强度，使探测电场发生偏转，从而实现对掘进面前方进行半空间探测，对含水地质异常构造进行准确定位，达到定方向、定距离探测的目的。如图2所示。
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user: 3. 实验样机功能 3.1. 发射样机 聚焦双频激电仪发射装置的实验样机已经初步研制并调试完成，且达到了预期的设计目标： (1) 输入127 V交流电，输出五路相互隔离且幅值单路可调的调制方波电流，波形如图3所示； 图1. 双频激电波形：(a) 双频调制波电流的合成；(b) 接收波形示意图 (2) 发射装置的显示屏可显示各路输出的电流幅值I i 、电压值V i 和接地电阻值R i ； (3) 与接收装置进行通讯，将各路输出的电流幅值传送给接收装置； (4) 接受接收装置的控制信号且用该信号控制输出电流波形的频率和相位。 3.2. 接收样机 聚焦双频激电仪接收装置的实验样机已经初步研制并调试完成，且达到了预期的设计目标： 图2. 聚焦双频激电法超前探测方法：(a) 掘进面电极布置示意图；(b) 巷道纵切面电极布置及约束电场示意图，1. 接地电极；2. 约束电极系Bi；3. 主电极A及测量电极M；4. 围岩介质 图3. 输出电流波形示意图 (1) 接收的高低频电压信号频率为以下四组中的任意一组：1 Hz与1/13 Hz、2 Hz与2/13 Hz、4 Hz与4/13 Hz、8 Hz与8/13 Hz； (2) 提取及显示与巷道前方地质结构相关的参数：高低频电位差幅值与相位、视幅频率； (3) 可将数据进行存储并通过外设接口导出到移动存储设备中； (4) 发出控制信号控制发送机各路电流输出的波形频率和相位。
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user: 4. 实验设计 4.1. 土槽实验模型设计 参照煤矿安全规程和井下探放水技术规范MT/T632-1996，取探水起点至积水区距离为40米，设巷道掘进断面尺寸宽5 m × 高4 m，按1:10比例进行设计。在平坦大地开挖一个土槽，使巷道腔体模型尺寸长为4.3 m，深为0.8 m。含水异常体腔的尺寸为宽1.5 m ×厚0.5 m ×高1.1 m，如图4所示。 4.2. 布极方案设计 本实验在有无异常体下，变换屏流比约束条件和测量电极位置开展实验。其中，无约束时主电极电流取30 mA；屏流比为1:1时主电极和约束电极电流均为30 mA；屏流比为1:2时，约束电极电流为15 mA，主电极电流为30 mA；屏流比为2:1时，约束电极电流为30 mA，主电极电流为15 mA。另外实验过程中频率对选择1 Hz和1/13 Hz。具体方案设计如图5所示。
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user: 5. 数据处理及分析 5.1. 测量电极M在靠近主电极一侧 在不同聚焦条件下，将测量电极M固定在靠近电极一侧，改变MN距离实验，如图6所示。此时的聚焦方案依次为无聚焦、屏流比分别为1:1、2:1、2:1等四个方案；布极时，测量电极M固定，依次在MN1、MN2和MN3之间测量，MN之间的距离依次为5 cm、10 cm、15 cm。 四种聚焦方案下，PFE%值曲线如图7所示，PFE%相对增长率曲线如图8所示，高低频电位曲线如图9所示。 从图7不同聚焦条件下有无异常体PFE%对比曲线和图8不同聚焦条件下有异常体PFE%相对增长率曲线图中，可以看出四种聚焦条件下得到的数据都能反映异常。有约束比无约束的PFE%差别大很多，即有约束比无约束对异常体反应更加灵敏。另外，屏流比为1:2和2:1时有、无异常体的PFE%值随MN距离变动变化比较剧烈，屏流比为1:1时有、无异常体的PFE%值变化适中。 图4. 土槽实验模型 图5. 布极方案设计 图6. 测量电极M在靠近主电极一侧布极 图7. 不同聚焦条件下有无异常体PFE%对比 图8. 不同聚焦条件下有异常体PFE%相对增长率曲线 图9. 不同聚焦条件下高低频电位曲线 分析其原因，从图9可看出，无约束时电位值较大，约束为1:1时电位值适中，屏流比为1:2和2:1时电位值较小。根据PFE计算公式可知，当介质极化率一定(一定时)，电位基数越大对异常反应的淹没就越大。同理，电位基数越小则误差的影响就会被放大。所以无约束时由于电位基数较大，导致PFE%值较小探测灵敏度较差；屏流比为1:2和2:1时电位基数较小，虽然PFE%值较大，但是由于误差的影响被放大故PFE%的稳定性很差，实际探测时容易引起误判；约束为1:1时电位基数适中，PFE%较大探测灵敏度较高。 因此，从以上实验可得出：在M固定，依次在MN1、MN2和MN3之间测量这种布极方式下，采用屏流比1:1进行探测，这种探测方式测得的灵敏度和可靠性都较高。 5.2. 测量电极M在远离主电极一侧 在不同聚焦条件下，将测量电极M固定在远离电极一侧，改变MN距离实验，如图10所示。此时的聚焦方案依次为无聚焦、屏流比分别为1:1、2:1、2:1等四个方案；布极时，测量电极M固定，依次在MN1、MN2和MN3之间测量，MN之间的距离依次为5 cm、10 cm、15 cm。 四种聚焦方案下，PFE%值曲线如图11所示，PFE%相对增长率曲线如图12所示，高低频电位曲线如图13所示。 从图11和图12中可以看出这种布极方案下测得的有、无异常体的PFE%值出现了交叉，还会有很大的负值出现，并且有异常体时PFE%值随MN距离的变化而变化的非常激烈。 分析其原因，这是由于在这种布极方式下测的电位差较小，误差影响被放大引起的。 因此，从以上实验可得出：这种布极方法的误差太大，实际应用时非常容易引起误判，所以不建议采用这种布极方案。 5.3. 测量电极MN跑极 在不同聚焦条件下，将测量电极MN进行跑极实验，如图14所示。此时的聚焦方案依次为无聚焦、屏流比分别为1:1、2:1、2:1等四个方案；布极时，依次在M1N1、M2N2和M3N3之间测量，MN之间的距离为5 cm。 图10. 测量电极M在远离主电极一侧布极 图11. 不同聚焦条件下有无异常体PFE%对比 图12. 不同聚焦条件下有异常体PFE%相对增长率曲线 图13. 不同聚焦条件下高低频电位曲线 图14. 测量电极MN跑极 四种聚焦方案下，PFE%值曲线如图15所示，PFE%相对增长率曲线如图16所示，高低频电位曲线如图17所示。 从图15和图16可以看出这种布极方案下测得的有、无异常体的PFE%值出现了交叉，还会有很大的负值出现，并且有异常体时PFE%值随MN距离的变化而变化的非常激烈。 分析其原因，这是由于在这种布极方式下测的电位差较小，误差影响被放大引起的。 因此，从以上实验可得出，这种布极方法误差的影响太大，实际应用时非常容易引起误判，所以不建议采用这种布极方案。
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user: 6. 结论 综合分析在有、无异常体的实验条件下，3种布极方式，4种聚焦方案的实验数据，得到对异常体灵敏度较高，且误差干扰较低的最佳探测方案如下： 图15. 不同聚焦条件下有无异常体PFE%对比 图16. 不同聚焦条件下有异常体PFE%相对增长率曲线 图17. 不同聚焦条件下高低频电位曲线 (1) 最佳布极方案为：测量电极M固定在靠近主电极的一侧，通过改变N的位置来改变MN距离； (2) 最佳屏流比1:1：四个约束电极的电流值与主电极取相同的电流值，这时的聚焦效果更好； (3) 本文给出了在室内土槽实验模型条件下的测试实验结果，可作为实际煤巷情况下测试实验的理论基础。鉴于仪器目前的条件，后续实测条件下的实验还有待研究。
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user: 摘 要 在齿轮副传动过程中，常因加工误差、安装误差、受力变形引起齿轮副偏载。分析了直齿圆柱齿轮副、斜齿圆柱齿轮副的偏载产生机理及齿轮修形的局限性，提出应用新型弧齿圆柱齿轮，来提高齿轮副传动承载能力与抗偏载能力。基于弧齿圆柱齿轮独特的几何特征分析了弧齿圆柱齿轮抗偏载的原理，采用有限元分析方法分别对直齿、斜齿、弧齿圆柱齿轮副进行受力分析，结果显示弧齿圆柱齿轮可以明显改善齿轮副齿面受力状态，具有明显的抗偏载特性。 关键词 :弧齿圆柱齿轮，抗偏载，有限元分析
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user: 1. 偏载的影响与减少方法 1.1. 偏载的影响 齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定等优点，在机械领域有至关重要的作用。但生产实践中，经常会遇到齿轮偏载导致的啮合区域不正常，严重时会造成轮齿破坏性损坏。偏载发生时，齿轮副接触面积减小，载荷集度剧烈增加，容易形成齿面局部点蚀，齿面沿齿宽方向明显磨损不均匀，载荷集中过大会发生齿轮局部折断。偏载造成齿轮副传动噪音、振动变大，传动平稳性降低，进一步恶化偏载情况。 1.2. 减少偏载方法 为减少偏载发生，一方面要提高齿轮制造、安装精度、加强系统支承刚度，另一方面较多的采用齿轮修形技术，有意识地微量修整齿轮的齿面，使其偏离理论齿面，使齿面载荷均匀分布。前一种方法会增加制造成本和传动装置的重量，对生产企业成本控制及移动式机械(如：船舶、风力发电机、大型吊车等)是不可接受的。齿轮修形分为齿廓修形和齿向修形。重载情况下齿廓修形后的齿轮副一旦进行轻载传动，则会造成啮合间隙发生脱啮现象，加剧传动的不平稳性。中央鼓形修形是最常见和最典型的齿向修形，由于轮齿两端的载荷分布不完全相同，误差也不完全按鼓形分布，因此修形效果不太理想。另外，鼓形量如果取得过大，齿面反而会产很高的接触应力，加快齿轮磨损；如果鼓形量选取得太小，又起不到补偿齿向啮合误差的作用，同样会引起载荷集中[ 1 ] 。 1.3. 弧齿圆柱齿轮的提出 现行解决齿轮偏载的方法都具有其本身的局限性，论文探索一种性能更加优越的新型齿轮—渐开线弧齿圆柱齿轮。渐开线弧齿圆柱齿轮的主要特点是：齿线是圆弧的一部分，齿廓为渐开线，齿轮的周向齿厚相等，如图1所示。
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user: 2. 齿轮偏载形成主要原因 2.1. 齿轮材料受载后的扭转弹性变形 齿轮受载后产生的弹性变形及高速运转热变形的综合结果产生的螺旋线误差[ 2 ] 。如图2所示：A、B端面上未加载荷时半径线OC与O 1 C 1 平行，在A端施加转矩M，由于扭转变形O 1 C 1 相对于OC转过一个β角，母线CC 1 也到了CC 2 的位置，A端的扭转角最大B端最小，垂直于轴的各断面内扭转角不相等。 图1. 渐开线弧齿圆柱齿轮 图2. 齿轮材料受载后载荷分布 因此A端具有最大单位载荷，B端最小。载荷分布如图2所示。 2.2. 齿轮轴、轴承及轴承座孔的中心轴线误差 当两齿轮轴未平行安装或制造误差以及受载后轴发生弯曲变形，轴上的齿轮也随之倾斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀，造成应力集中 [ 3 ] 。
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user: 3. 弧齿圆柱齿轮 弧齿圆柱齿轮作为一种新型齿轮，接触线较长、齿线相对于中截面对称，既具有普通直齿圆柱齿轮的传动特点，又具有斜齿圆柱齿轮的传动优点：传动平稳，承载能力高，润滑性能好，无轴向分力等一系列优点[ 4 ] [ 5 ] 。人字齿轮传动相当于2对旋向相反的斜齿轮成对使用，具有较大的重合度，传动平稳、可靠，没有轴向的附加力产生，承载能力强。但是由于制造和安装误差的存在，左右轮齿的对称度很难保证，2对斜齿轮传动时存在齿的相位差，从而造成人字齿轮两端传递的扭矩不相等，高速工况下轴向位移随着轮齿啮合产生周期性变化，导致系统振动[ 6 ] ；且人字齿轮制造工艺复杂、成本高，安装精度要求高。渐开线弧齿圆柱齿轮对安装精度要求不高，传动特性优，在大多数应用场合下可以代替直齿、斜齿及人字齿圆柱齿轮的应用[ 4 ] 。 3.1. 弧齿圆柱齿轮几何特征 弧齿圆柱齿轮的几何特征是分析其抗偏载特性的重要手段。如图3(a)所示，可以认为齿面 是由某一径向截面齿面渐开线齿廓T h 沿基圆柱齿线S扫描而成，由此建立齿面方程。建立坐标系S h (X h O h Y h Z h )，Z h 过基圆柱轴线与Z 1 轴同向，X h 轴过基圆柱轴齿线S，平面X h O h Y h 和平面X 1 O 1 Y 1 相距h，这样X h 轴和X 1 轴相比，绕Z 1 (Z h )轴转动了β角，以上就确定了坐标系S h 、S 1 。平面X h O h Y h 与齿轮的截面，如图3(b)所示，其与齿面Σ的交线T h 为渐开线，该齿廓渐开线表达式为： 根据弧齿圆柱齿轮的几何关系可以推出：弧齿线位置角： 式中，R 1 为分度圆半径。 由S h 坐标系转换到S 1 坐标系的变换矩阵为： 通过坐标变换 ， 可导出齿面方程 。 其中： 式中， ， 为齿宽。 3.2. 弧齿轮抗偏载几何特性分析根据弧齿圆柱齿轮的齿面方程可以推导出齿轮副的齿面接触线方程。 一对弧齿圆柱齿轮副啮合如图4所示，由于轮齿为弧形，进入啮合时，轮齿两端先接触，接触线为以齿轮中间截面为对称面的两段短线段d，随着齿轮的旋转，两段短线段慢慢变长成为一条曲线，此时轮齿为全齿宽啮合；退出啮合时，轮齿两端先退出啮合，中间后退出啮合。由以上分析可知，弧齿圆柱齿轮副啮合时轮齿的受力相对于齿轮中间截面对称。为进一步减少偏载的产生，在实际加工过程中使得轮齿凹面齿线圆弧半径R t 略大于凸面 图3. 弧齿圆柱齿轮渐开线齿廓 图4. 弧齿圆柱齿轮副的啮合：(a) —对弧齿圆柱齿轮副的啮合状态；(b) 齿面接触线图 齿线圆弧半径r t ，如图5(a)所示；此时弧齿圆柱齿轮副啮合区主要是轮齿中间部分，关于中间截面呈对称分布，两端不参与啮合，如图5(b)所示；齿轮两端面间存在间隙Δx，如图5(c)。 因为凹面齿线圆弧半径R t 略大于凸面齿线圆弧半径r t ，所以一对共轭齿面总可以处于相切状态，这样弧齿圆柱齿轮副在其轴线不平行时就会在轴向产生略微移动到达更加啮合位置，能够更好地适应齿轮副轴线不平行，有效减弱载荷分布不均的影响，对因加工误差、轴系零件的受力弹性变形引起的齿轮偏载具有修正作用。现利用SolidWorks分别建立基本参数相似的斜齿齿轮副和弧齿齿轮副，在配合关系中设定其轴线在垂直方向有1˚的误差。观察比较两对啮合齿轮的接触区，可以发现斜齿齿轮副啮合线集中在齿轮一端，弧齿齿轮副啮合线较中间截面分布均匀，偏载明显小，如图6所示。
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user: 4. 有限元分析验证 4.1. 理想啮合状态下接触面等效应力对比 利用Ansys Workbench对渐开线斜齿圆柱齿轮、直齿圆柱齿轮以及弧齿圆柱齿轮进行接触静力学分 图5. 弧齿圆柱齿轮渐开线齿廓：(a) 弧齿圆柱齿轮齿线圆弧半径；(b) 当R t 略大于r t 时的啮合线；(c) 图5(b)啮合状态下的主视图 图6. 弧齿圆柱齿轮渐开线齿廓：(a) 斜齿圆柱齿轮副；(b) 弧齿圆柱齿轮副 析。3种齿轮采用齿轮模数m = 4 mm (端面参数)，大、小齿轮齿数z = 20，选取齿轮材料都为合金钢，对主动轮施加圆柱面约束从动轮施加固定约束，施加大小相同的传动转矩T = 50 Nm，在具备同样外界条件的情况下对齿轮啮合面进行等效应力分析。分析最终可得齿轮接触应力分布图如图7~图9所示。 通过应力分析结果图中显示出最大接触应力分别为9.2 MPa、11.6 MPa、7.9 MPa。通过对比等效接触应力，可以看出渐开线弧齿圆柱齿轮在同等条件下最大接触应力是3种齿轮中最小的。 4.2. 模拟实际工况下的啮合 实际工况下，齿轮由于安装误差或齿轮轴受力后产生弹性变形会导致轴线的不平行，现假设水平不平行度为0.5˚，轴向有微量位移0.5 mm，如图10所示。在0.5˚的安装误差下，利用ANSYS Workbench对弧齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆柱齿轮3种齿形进行接触静力学分析，分析结果作为其抵抗偏载能力的依据。齿轮接触应力分布如图11~图13所示。 通过有限元仿真模拟，将图11、图12、图13进行比较，发现弧齿圆柱齿轮在偏载时的最大等效应力是11.3 MPa，斜齿圆柱齿轮的最大等效应力是25.2 MPa，直齿圆柱齿轮的最大等效应力是33.2 MPa，发现： (1) 弧齿圆柱齿轮因啮合时重合度大，等效应力比直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮小。 (2) 弧齿圆柱齿轮能有效地降低齿轮偏载的影响，减小啮合面的应力集中。 根据上述分析方法设计如图14所示的实验装置行进实验验证。通过观察啮合齿面的接触斑点可以发现：在两齿轮轴平行放置时，啮合线关于中间截面呈对称分布；两齿轮轴在0.5˚夹角下，其接触斑点仍较中间截面分布均匀。 图7. 斜齿圆柱齿轮副理想啮合下等效应力图 图8. 直齿圆柱齿轮副理想啮合下等效应力图 图9. 弧齿圆柱齿轮副理想啮合下等效应力图 图10. 齿轮副偏离安装 图11. 弧齿圆柱齿轮副偏离安装等效应力图 图12. 斜齿圆柱齿轮副偏离安装等效应力图 图13. 直齿圆柱齿轮副偏离安装等效应力图 图14. 验证弧齿圆柱齿轮副抗偏载特性实验装置
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user: 5. 结束语 以上分析可见，弧齿圆柱齿轮副比斜齿圆柱齿轮副、直齿圆柱齿轮副具有明显的抗偏载能力，且能够更好地适应齿轮副轴线不平行，传递相同的功率，齿面接触应力明显小；相对人字齿轮对安装精度要求不高；这样弧齿圆柱齿轮副有利于减轻传动机构重量，扩大齿轮应用范围，增加经济效益，在船用变速箱、风力发电机或大型起重机等设备中效果显著。
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user: 摘 要 以枸杞多糖和三氯化铁为原料，合成枸杞多糖铁配合物，产率为39.75%。应用原子吸收光谱法测定配合物中铁含量为36.71 mg/g。利用紫外–可见光谱、红外光谱两种表征手段，证实了枸杞多糖铁配合物的合成。枸杞多糖铁配合物有望开发成为一种具有多重保健功能的生物多糖型补铁剂。 关键词 :枸杞多糖，枸杞多糖铁配合物，合成，表征
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user: 1. 引言 枸杞(Lycium barbarum)为茄科植物宁夏枸杞的成熟果实，其中主要有效成分为枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide， LBP)。研究表明，枸杞多糖具有多种生物活性，不仅具有抗衰老、抗应激、抗肿瘤、保肝、降血糖等作用，还具有显著增强机体的免疫功能和免疫调节作用[ 1 ] [ 2 ] 。 缺铁性贫血是孕妇、儿童常见的营养缺乏病之一。临床上长期首选硫酸亚铁制剂治疗缺铁性贫血，但是硫酸亚铁的化学稳定性差，极易氧化成三价铁盐，而三价铁盐不易被人体吸收，对胃肠道有明显的刺激作用，尤其儿童不易接受。多糖是一种重要的生物大分子，具有与多种金属离子配合的能力。近十几年来，国内外对补铁剂的报道表明，多糖铁配合物作为补铁剂不仅具有较好的稳定性，对胃肠道的刺激作用小，而且当其释放铁之后，多糖配体还对机体具有多种生物活性，提示多糖铁配合物是一类很有前途的口服补铁剂。目前报道的多糖铁配合物有壳聚糖铁、羧甲基壳聚糖铁、当归多糖铁、怀山药多糖铁、大枣多糖铁、红景天多糖铁、党参多糖铁、玉米多糖铁等[ 3 ] -[ 12 ] 。 本实验以枸杞多糖和三氯化铁为原料，合成了枸杞多糖铁配合物，并利用紫外–可见光谱、红外光谱两种表征手段对其进行表征。