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铝合金雨棚铸钢件修整加固方案一的分析
- 2020-04-25-

  前文我们解析了铝合金雨棚铸钢件的一些问题,经过研究人员研究后给出两套修整方案,本文我们就来了解下方案一的研究:

  覆钢板或缠裹碳纤维布在开口上,避让拉索与铸钢件连接,其中覆板拟采用20mm钢板,碳纤维布拟采用SM340(340g)高弹型碳纤维片,计算模型釆用 SHELL63单元模拟,相交部位和铸钢件节点位移耦合。

  覆板与铸钢件采用小热输入量、小焊道、多道多层,多段连续焊连接;如采用碳纤维加固,则包裹位置位于图6的覆板位置,采用XYL-6碳纤维胶粘结。

  1、计算结果及相关推论:

  在第1-2组荷载作用下(压力),由于采用了钢覆板,铸钢件较大变形由原来的1.41mm减小为1.004mm(减小幅度29%),米塞斯主应力由200MPa减小为155MPa(减小幅度22.5%),由此可以看出,抗压覆板既能降低铸钢件的主应力又能有效减小变形;

  施工复杂,需要进行焊接,并且对焊工技术要求较高,对于焊接热量造成的钢材弹性模量下降的控制只能通过小热输入量、小焊道、多道多层多段连续焊的工艺手段控制,这相当于对铝合金雨棚铸钢件进行了局部的二次热处理。

  覆板的厚度由于铸钢件对焊接温度的要求也有一定的限制,造成覆板上变形和应力较大,其中变形1.347mm,应力224MPa。虽然还在Q345钢材弹性范围内,但需要考虑其影响,尽可能使用细化晶粒的材质。

  高弹型碳纤维布的分析与覆板类似,由于纤维布的弹性模量高过钢材接近2倍,强度接近5.5倍,其控制能力越好。

  高弹型碳纤维布的弱点是受外界侵蚀的影响以及粘结材料的可靠性不足,并且无法施加预紧力使两者紧密接触,共同变形。

  2、在第3-5组荷载作用下(拉力)

  (1)在第3-5组荷载作用下(压力),由于采用了钢覆板,铸钢件较大变形由原来的0.69mm减小为0.63mm(减小幅度9%),米塞斯主应力由148兆帕减小为130兆帕(减小幅度12%),由此可以看出,抗拉方面覆板既能降低铸钢件的主应力又能减小变形,但缩小的幅度不大。其余同抗压情况;

  (2)高弹型碳纤维布在受拉后迅速推出工作,不起增益。

  3、方案结果

  考虑到铝合金雨棚铸钢件本身需要调质处理,再次加热焊接对铸钢件的影响无法判断,故放弃覆板做法;碳纤维布用于混凝土加固方面已经较为成熟,但在市场内与钢结构的粘结的实际工程不多,考虑到建筑雨棚的重要性,经多次研究终端不得以放弃该方案。下期我们对另一方案进行讲解,敬请期待。

铝合金雨棚

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