第14章动载荷 14.1 动载荷的概念及分类 在以前各章中，我们主要研究了杆件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性的计算问题。所谓静载荷就是指加载过程缓慢，认为载荷从零开始平缓地增加，以致在加载过程中，杆件各点的加速度很小，可以忽略不计，并且载荷加到最终值后不再随时间而改变。 在工程实际中，有些高速旋转的部件或加速提升的构件等，其质点的加速度是明显的。如涡轮机的长叶片，由于旋转时的惯性力所引起的拉应力可以达到相当大的数值；高速旋转的砂轮，由于离心惯性力的作用而有可能炸裂；又如锻压汽锤的锤杆、紧急制动的转轴等构件，在非常短暂的时间内速度发生急剧的变化等等。这些部属于动载荷研究的实际工作问题。实验结果表明，只要应力不超过比例极限，虎克定律仍适用于动载荷下应力、应变的计算，弹性模量也与静载下的数值相同。 动载荷可依其作用方式的不同，分为以下三类： 1．构件作加速运动。这时构件的各个质点将受到与其加速度有关的惯性力作用，故此类问题习惯上又称为惯性力问题。 2．载荷以一定的速度施加于构件上，或者构件的运动突然受阻，这类问题称为冲击问题。 3．构件受到的载荷或由载荷引起的应力的大小或方向，是随着时间而呈周期性变化的，这类问题称为交变应力问题。 实践表明：构件受到前两类动载荷作用时，材料的抗力与静载时的表现并无明显的差异，只是动载荷的作用效果一般都比静载荷大。因而，只要能够找出这两种作用效果之间的关系，即可将动载荷问题转化为静载荷问问题处理。而当构件受到第三类动载荷作用时，材料的表现则与静载荷下截然不同，故将在第15章中进行专门研究。下面，就依次讨论构件受前两类动载荷作用时的强度计算问题。 14.2 构件作加速运动时的应力计算 本节只讨论构件内各质点的加速度为常数的情形，即匀加速运动构件的应力计算。 14.2.1 构件作匀加速直线运动 设吊车以匀加速度a吊起一根匀质等直杆，如图14-1(a)所示。杆件长度为l，横截面面积为A，杆件单位体积的重量为 ，现在来分析杆内的应力。 由于匀质等直杆作匀加速运动．故其所有质点都具有相同的加速度a，因而只要在每质点上都施加一个大小等于其质量m与加速度a的乘积、而方向与a相反的惯性力，则整个杆件即可认为处于平衡状态。于是这一动力学问题即可作为静力学问题来
——————————————— 本文为江西省自然科学基金资助。作者简介：张期星(1983-)，男，山东人，硕士研究生，从事桥梁结构工程研究(E-mail:zh_q_x123@https://www.doczj.com/doc/c15087455.html,)；陈水生 连续梁桥汽车冲击系数试验及数值研究 张期星1 ,陈水生2 (1.2华东交通大学土木建筑学院 江西南昌330013) 摘 要：本文主要分析三跨连续梁桥，应用达朗贝尔原理，推导了三轴半车模型下的车桥耦合振动方程，比较了在不同车速和不同跨径作用下的汽车冲击系数，并且对多个连续梁桥汽车冲击系数的实测结果进行了分析。文中采用有限元法离散，将无限自由度系统转化为有限自由度系统，使用Ansys 软件进行了三跨连续梁桥的模态分析，提取出前10阶模态分量和振型频率，利用模态叠加的方法对车桥耦合振动方程进行解耦，并且利用Matlab 软件编程进行了数值模拟，分析了三跨连续梁桥车桥耦合振动特性。在仅仅考虑竖向位移的情况下，主要采用了Newmark 方法，编程得出了不同车速和不同跨径对三跨连续梁桥汽车冲击系数的影响规律：汽车冲击系数随着车速的提高而增加，车速较低时(一般在20km/h-40km/h)冲击系数变化缓慢，当车速大于50km/h 后，冲击系数变化较大；汽车冲击系数随着跨径的增大而降低，跨径越大，其值越接近于1.0。 关键词：三跨连续梁桥；汽车冲击系数；车桥耦合模型 Experimental and numerical study on Impact coefficient of continuous girder bridge under vehicle Zhang Qixing 1 Chen Shuisheng 2 (Institute of Civil construction,East China Jiaotong University,nanchang,Jiangxi330013,China) Abstract ：This paper mainly analyses three-span continuous girder bridge. The coupled vibration functions of vehicle and bridge with five degree of freedom vehicle model are derived using the D’Alembert’s principle. The impact coefficient of vehicle are analysed under condition of various span length and speeds of moving vehicle, and the measured results of several continuous girder bridge are analysed. The studies adopt the method of finite element discrete to turn the system of infinite degree of freedom into the system of finite degree of freedom, and analyse the mode of three-span continuous girder bridge under the use of the Ansys software to exact the mode components and frequencies. Then the coupled vibration functions of vehicle and bridge are decoupled with the method of modal superposition, and the coupled vibration characteristics of vehicle and bridge are analysed by the numerical simulation of Matlab software. On the condition of only considering the vertical displacement, it programs by the method of Newmark to conclude the influence law of impact coefficient of vehicle for three-span continuous girder bridge under condition of various span length and speeds of moving vehicle: impact coefficient of vehicle would rise with the rise of speed of vehicle,when the speed of vehicle is relative lower(approximately 20km/h- 40km/h),the value would change slowly,but the speed surpasses 50km/h,it would change obviously; impact coefficient of vehicle would decrease with the rise of span length,and the more large is the span length,the more close to 1.0 is the value. Key word ：three-span continuous girder bridge;impact coefficient of vehicle;vechicle-bridge coupled model 0 引言 目前，车辆对桥梁的冲击作用我们通常采用汽车冲击系数μ或者动力增量φ来描述，即在考虑桥梁静载作用下的响应乘以一个相应的动力系数。由于冲击系数关系到桥梁结构设计的安全与经济性能，所以其取值的大小对于桥梁结构在车辆荷载作用下的安全举足轻重。各国旧规范的冲击系数都是采用跨径或加载长度的递减函数来计算的[1]，但是影响车辆与桥梁相互作用的因素很多，比如车辆与桥梁整体系统的刚度、质量、阻尼、桥面的不平整度、加载车辆数目、车辆 间距、加载车道、车辆相向行驶、以及车速与跨径的影响等等[2]，它是一个非常复杂的问题，所以单纯的考虑桥梁跨径或者加载长度对于汽车冲击系数来讲是很不严密的。因此04规范给出了与桥梁结构基频的关系。 1 三轴半车模型的建立及求解 如图1所示，为三轴半车模型，假定连续梁桥每跨具有相同的跨长、质量和刚度。由达朗贝尔原理得到车辆振动方程 1f 1f 1f 1f c 11c 111f 1c 11c 111f 111z c z k k l z k z )k k (c l z c z )c c (z m +=+?+++?++θθ (1) 2f 2f 2f 2f c 22c 222f 2c 22c 222f 222z c z k k l z k z )k k (c l z c z )c c (z m +=??+++?++θθ(2)
万方数据
第３４卷第１期渐开线圆柱齿轮传动的动载荷系数分析３５ 速时，简化方法确定的动载荷系数偏大；而在高速时，简化方法确定的动载荷系数偏小。为此本文中我们给出了一般方法确定动载荷系数的实用曲线和数据表。 １确定动载荷系数的一般方法 在亚临界区工作的齿轮，其动载荷系数Ｋｙ的表达式为［１］１１８—１１９［２】１１—１２ Ｋｖ＝ＮＫ＋１（１）Ｋ＝ＧｌＢｐ＋Ｇ２ＢＳ＋Ｃ口３Ｂｋ（２）式（１）、式（２）中，Ｇｌ、Ｇ２和Ｇ３分别为考虑齿轮重合度影响的系数；８。、Ｂｊ，和仇分别为考虑齿距偏差、齿形偏差和轮齿修缘影响的系数；Ｎ为临界转速比，对于亚临界区Ⅳ≤０．８５，其表达式为Ⅳ：藉（３）式（３）中，ｍｒｅｄ为齿轮副诱导质量，单位ｋｇ／ｍｍ。对于一般外啮合传动，诱导质量可按下式计算ｍ捌＝詈（等）２—１１（４） （１一ｇ｛）ｌＤｌ。（１一ｑ｛）ｌＤ２“２式（３）中的ｃ，为齿轮的啮合刚度，Ｎ／（ｍｍ?／．ａｎ），其表达式为 门，’门 勺＝（ｏ．７５Ｅ．＋ｏ．２５）半ｃｏｓｐ×１．０５（５） 式（５）中，ｇ’为齿轮柔度的最小值，单位ｍｍ?ｔａｎ，标准齿轮可按下式确定 ｑ’＝０．０４７２３＋（０．１５５５１＋０．２５７９１／ｕ）／磊ｌ（６）上面各式中其他参数的含义及取值详见参考文献［３］９一ｌｌ。 由以上各式可知，齿轮动载荷系数岛与齿轮的齿数ｚｌ、齿数比／／，、小齿轮转速ｎｌ、诱导质量ｍｒｅｄ等参数有关，确定过程复杂，不便于工程应用。为此新国标给出了确定动载荷系数凰的简化方法。 ２确定动载荷系数的简化方法 新国标［３］１４。５和文献［４］给出了用简化方法确定 动载荷系数凰的表达式 Ｋｖ＝［Ａ＋瓜２００ｖ／Ａ］日 ＝［Ａ＋￣／ｊ占（７）Ａ＝１０６—５６Ｂ（８）召＝０．２５（Ｃ一５．Ｏ）ｏ－６６７（９）式（７）．式（９）中，移为齿轮的节线速度，单位ｍ／ｓ；Ｃ为齿轮传动精度系数Ｃ＝６—１２。 根据式（６），新国标给出了岛的线图，如图ｌ所示。 新国标指出，简化方法是基于经验数据，主要考虑齿轮制造误差和节线速度的影响。曲线范围内没有考虑共振的影响，此方法主要适用于缺乏详细资料的初步设计阶段。目前，各种机械设计教材给出的都是这种简化的岛曲线。那么，该简化方法与一般方法确定的动载荷系数差异有多大，我们通过下面的实例计算加以分析。 齿轮节线速度ｖ／（ｍ／ｓ） 图１齿轮动载荷系数岛‘ ３一般方法的动载荷系数计算与分析 ３．１一般方法的动载荷系数计算 为了用一般方法确定动载荷系数的大小，设一对标准正常齿制直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的齿数Ｚ－ｌ－２５，模数ｍ＝４．０ｍｍ，小齿轮宽度ｂ１＿６５ｍｍ，大齿轮宽度ｂ２＝６０ｒａｍ，实心式结构（式（３）中ｇｌ＝ｑ２＝０）。两齿轮材料皆为４０Ｍ１１Ｂ（Ｐ１＝Ｐ２＝７．８×１０“ｋｇ／ｍｍ３），热处理为表面淬火，接触疲劳极限盯ｌｉＩｎ＝１０６０ＭＰａ。各级精度齿轮的单个齿距偏差和齿廓总偏差按ＧＢ／Ｔ１００９５．１—２００８确定。 厶＝ｏ．３（％＋ｏ．４“＋４）×２（ｃｒ２－２．５’（ｔａｎ）圪＝（３．２厂磊＋０．２２＾＋ｏ．７）×２（∽－２．５）（／．ａｎ）上式中，ｄ．为齿轮的分度圆直径，ｒ肿。 由（１）式可知，动载荷系数Ｋ。是临界转速比Ⅳ的函数。把式（３）、式（４）代入式（１），并设齿轮分度圆直径约等于平均直径，则有 ｒｅｄ】／７，ｌ玎厶１１１，１，，＾、口。丽丽２丽丽ｔ川，一对材料相同的实心齿轮，式（１）经整理后变为Ｋｖ＝而７．１＂０伽√彘南Ｋ＋ｌ（… 由式（１１）可知，动载荷系数胁是２Ｉｖ／１００的函数。因此，在给定齿轮精度等级的条件下可以绘制出琊的曲线（详见ＧＢ／Ｔ３４８０—１９８３）。但是实际上嘶还与齿数比／３，、单位齿宽载荷杨Ｅ／６（影响式（１１）中的Ｋ）等其他参数有关。对于７级精度的齿轮，取不同齿数比和单位齿宽载荷，计算的动载荷系数Ｋ如图２所示。可见齿数比和单位齿宽载荷对动载荷系数都有较明显的影响。因此，ＧＢ／Ｔ３４８０—１９８３中简化方法确定的动载荷系数的曲线在ＧＢ／Ｔ３４８０一１９９７中被取消 了。如前所述，新国标中简化方法确定动载荷系数的 万方数据
一、按变压器的效率最高时的负荷率βM来计算变压器容量 当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为： S=Pjs/βb×cosφ2(KVA) (1) 式中Pjs ——建筑物的有功计算负荷KW; cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9; βb——变压器的负荷率。 因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βb。 我们知道，当变压器的负荷率为： βb=βM=Po/PKH (2) 时效率最高 式中Po——变压器的空载损耗; PKH ——变压器的短路损耗。 然而高层建筑中设备用房多设于地下层，为满足消防的要求，配电变压器一般选 用干式或环氧树脂浇注变压器，表一为国产SGL型电力变压器最佳负荷率。 表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm 容量(千伏安) 500 630 800 1000 1250 1600 空载损耗(瓦) 1850 2100 2400 2800 3350 3950 负载损耗(瓦) 4850 5650 7500 9200 11000 13300 损失比α2：2.62 2.69 3.13 3.20 3.28 3.37 最佳负荷率βm% 61.8 61.0 56.6 55.2 55.2 54.5 技术文章选择变压器容量的简便方法: 我们在平时选用配电变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。高频变压器 变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。
第35讲教学方案 ——动载荷（Ⅰ）
第十四章 动载荷 §14-1 动载荷的概念及其分类 1．动载荷的概念 前面各章讨论的都是构件在静载荷作用下的应力、应变及位移计算。静载荷是指构件上的载荷从零开始平稳地增加到最终值。因加载缓慢，加载过程中构件上各点的加速度很小，可认为构件始终处于平衡状态，加速度影响可略去不计。动载荷是指随时间作明显变化的载荷，即具有较大加载速率的载荷。一般可用构件中材料质点的应力速率（ dt d σσ=? ）来表示载荷施加于构件的速度。实验表明，只要应力在比例极限之内，应变与应力关系仍服从胡克定律，因而，通常也用应变速率（ dt d εε=? ）来表示载荷随时间变化的速度。一般认为标准静荷的 min /)~.(3010=?ε ，随着动载荷 ? ε 的增加，它对材料力学性能的影响越趋明显。对金属材料，静荷范围约在 s /~241010--?=ε ，如果 s /210-?≥ε ，即认为是动载荷。 2．三类动载荷问题： 根据加载的速度与性质，有三类动荷问题。 （1） 一般加速度运动（包括线加速与角加速）构件问题，此时?ε还不会引起材料力 学性能的改变，该类问题的处理方法是动静法。 （2） 冲击问题，构件受剧烈变化的冲击载荷作用。?ε 大约在 s /~101 ，它将引 起材料力学性能的很大变化，由于问题的复杂性，工程上采用能量法进行简化分析计算。 （3） 振动与疲劳问题，构件内各材料质点的应力作用周期性变化。由于构件的疲劳 问题涉及材料力学性能的改变和工程上的重要性，一般振动问题不作重点介绍，而将专章介绍疲劳问题。 §13-2 构件作等加速运动时的应力计算 1．动应力分析中的动静法 加速度为 a 的质点，惯性力为其质量 m 与 a 的乘积，方向与a 相反。达朗贝尔原理指出，对作加速度运动的质点系，如假想地在每一质点上加上惯性力，则质点系上的原力系与惯性力系组成平衡力系。这样，可把动力学问题在形式上作为静力学问题处理，这就是动静法。
二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, , , ,, KV
第 章 滚动轴承 第1节 概述 一． 构造 二． 特点 1. 摩擦力矩小且稳定，易启动。 2. 轴向宽度小，结构紧凑。 3. 能同时承受轴向力和径向力。 4. 易润滑。 5. 可消除径向间隙。 6. 批量生产成本低。 7. 对轴的材料和热处理要求低。 8. 承受冲击载荷能力差。 9. 寿命短。 10. 振动、噪声大。 11. 径向尺寸大。 12. 不能剖分。 第2节 滚动轴承的主要类型及代号 一．滚动轴承的类型 1. 按轴承构成分 2. 按轴承受力分 3. 按接触情况分 二．滚动轴承的代号 直径系列代号 1. 内圈 2. 外圈 3. 4. 混合 ηn/p 滑动摩擦特性曲线 边界 前置代号 表示轴承分部件 后置代号 表示轴承结构公差精度等 直径系列的对比
选择轴承类型时考虑的因素： 一．轴承的载荷 载荷大小、方向是决定轴承类型的重要依据 二．轴承的转速 三．安装方便性 四．轴承的调心性能 第4节滚动轴承的工作情况 一．轴承元件上的载荷分布 1 .推力轴承 设轴承受到轴向力S，则每个滚动体受力： F i=S/Z 2 向心轴承 1)力分布 2) 3.失效形式：疲劳点蚀 4.设计计算准则：保证一定的接触疲劳强度 二．向心推力轴承的派生轴向 力（附加轴向力） 1. 派生轴向力的产生 R→N i→S i→S←A 2. 轴向力对接触情况的影响 注：1)Y对应A/R>e的Y 2)e由轴承样本查取 i 固定套圈应力变化情况 接 触 应 力 接 触 应 力 N i S i A/R=tanα A/R=1.25tan A/R>1.7tanα
(N) 10 60 6 ' εh nL P C= 一．滚动轴承的失效形式及基本额定寿命 1.失效形式 滚动体或内外圈滚道上的疲劳点蚀。 2.单个轴承滚动轴承的寿命： 套圈或滚动体发生疲劳扩展之前，一套圈相 对于另一套圈的转数。 3.滚动轴承的基本额定寿命 1)滚动轴承的寿命分布 2)基本额定寿命 一定条件下，一组轴承中10%的轴承发生疲 劳点蚀失效，而90%的轴承不发生疲劳点蚀失效 前的内外圈相对转数（106）或工作时数 二．滚动轴承的基本额定动载荷 1.载荷和额定寿命的关系 2.基本额定动载荷 轴承的基本额定寿命恰好为106转时， 轴承所能承受的载荷值C。 3.额定动载荷的修正 轴承工作温度与试验温度不同时应修正 额定动载荷。 C t=f t C 三．滚动轴承寿命的计算公式 1.载荷和额定寿命的关系 2.寿命计算公式 1)用转数表示的寿命公式： 2)用小时表示的寿命公式： 3)设计式： 未失效轴承数量% 轴 承 的 寿 命 （ 1 6 转 ） 100 70 50 30 10 0 12 10 8 6 4 2 载荷 额定寿命 C 10 012345678910L10(106) 额定寿命 4 3 2 C ) (106 10 转 ε ? ? ? ? ? = P C L (h) 60 106ε ? ? ? ? ? = P C n L h
冲击系数说明书 1、冲击系数原理 桥梁动载实验中，动力荷载作用与桥梁结构上产生的动挠度或动应变，一般较同样的静荷载所产生的相应的静挠度（静应变）要大。以动挠度为例，动挠度与相应的静挠度的比值称为活荷载的冲击系数（1+μ）。由于挠度反映了桥梁结构的整体变形，是衡量结构刚度的主要指标，因此活载冲击系数综合反映了动力荷载对桥梁结构的动力作用。活载冲击系数与桥梁结构的结构形式、车辆行驶速度、桥梁的平整度等因素有关。为了测定桥梁结构的冲击系数，应使车辆以不同的速度驶过桥梁，逐次记录跨中截面的挠度时程曲线，按照冲击系数的定义有： mean Y Y max 1=+μ 式中：max Y ----动载作用下该测点最大动挠度值； mean Y ----相应的静载荷作用下该测点最大挠度值，简称最大静挠度值，其值可由动挠度曲线求得： )(2 1min max Y Y Y mean += 其中min Y 为与mean Y 相应的最小挠度值。如图1所示。 图1 移动荷载作用下桥梁动挠度曲线 同理，在动载实验中测试动应变时，产生的冲击系数（1+μ）的计算公式如下：
mean S S max 1=+μ 式中：max S ----动载作用下该测点最大动应变值； mean S ----相应的静载荷作用下该测点最大应变值，其值可由动应变曲线求得： )(2 1min max S S S mean += 其中min S 为与mean S 相应的最小应变值。 另外，在测试动应变时程曲线时，由于应变片的贴法的正负极性不同，用户实测的动应变曲线的主峰很可能往下（为负值），在这种情况下，冲击系数的计算公式不变，但是max S 、mean S 、min S 都将有所改变，具体如下： max S ----动载作用下该测点最大动应变的绝对值； mean S ----相应的静载荷作用下该测点最大应变的绝对值； min S ----与mean S 相应的最小应变的绝对值。
论低压配电系统设计短路冲击系数的取值问题 在低压配电系统的设计计算中，要进行电气设备安装点三相短路电流、短路冲击电流的计算，用予校验所选设备是否满足动、热稳定条件。在计算短路冲击电流时，常用冲击电流系数法，即用冲击系数乘以三相短路电流计算短路冲击电流。目前，开关设备生产厂家已充分考虑了我国低压配电网络的实际情况，现有的低压开关设备在动、热稳定条件等方面都有足够的安全裕量；但是在成套低压开关设备的主母排，动稳定条件随成套设备的型号不同有较大的差异，因选取不同的冲击系数出现不同的电动力效应计算结果，从而影响了动稳定条件校验的结论。笔者查阅了相关的技术资料，发现在设计计算中有两个相差较大的冲击系数，一个是选用在高压电网短路计算常用的冲击系数，取值为k im=1.8，短路冲击电流峰值为 ;另一个是在工厂配电设计中使用的冲击系数K im=1.3，冲击电流瞬时值为。可见，选取不同的冲击系数的计算结果相差了1.386倍。根据母排动稳定条件校验计算公式，电动应力与短路冲击电流峰值的平方成正比，那么，用上述两个不同冲击系数计算得的电动应力相差了1.3862=1.92倍。对同一安装地点的同型设备，采用不同冲击系数进行动稳定校验就有可能得出相反的结论，影响了工程设计的正确性。二、冲击系数与电路参数的关系在低压配电网中发生三相短路，可将电源等效为无限大容量电源，短路全电流由幅值恒定的周期分量电流和按e指数规律衰减的非周期分量电流(直流分量)叠加而成。当电路在短路前处于空载状态，而短路恰好发生在短路电流周期分量取幅值的时刻，对50Hz工频电路，最大短路电流峰值、即短路冲击电流在短路后约0.01s时出现，冲击电流i im算式为： 式中：冲击系数K im= 〔[1+e-0.01/T]〕；T是时间常数，与短路回路的电路参数T=XΣ/ωRΣ有关，其中XΣ是电源至短路点的总电抗，ω是角频率，RΣ是电源至短路点的总电阻；I K(3)是三相短路周期分量电流有效值。从上述算式可知，冲击系数的大小取决于电路的时间常数，即电路参数。在10kV 及以上高压电网中，电阻仅占总阻抗的6～7%，因此，时间常数T仅约为0.045s，所以有K im=1.8。但在低压电网中，电阻所占的比例较大，沿用高压电网中短路计算使用的冲击系数，计算结果偏于保守。若选取工厂配电设计中使用的冲击系数K im=1.3，当计及主高压回路时，得到的结论则可能造成安全裕度不足。下面以示例说明冲击系数选取范围：设110kV 变电站10kV母线三相短路电流为16kA，变电站出线电缆型号是YJV22—240、长度为0.2km，到用户的架空线路是LGJ—240、长度为1km，用户配电变压器型号是S9—500kVA、变比
短路电流计算的一些基本概念 发送到手机 | 收藏 全屏阅读模式字体：小 | 大 1.主要参数 S d：三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量。 I d：三相短路电流周期分量有效值（kA）简称短路电流校核开关分断电流和热稳定。 I c：三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定。 i c：三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x：电抗(Ω) 其中系统短路容量S d和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(S jz)和基准电压(U jz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值。 (1)基准 基准容量S jz =100 MVA 基准电压 U jz规定为8级：230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出。 例: U jz＝37、10.5、6.3、0.4(KV) 因为S=1.73*U*I 所以 I jz＝1.56、5.5、9.16、144(KA) (2)标么值计算 容量标么值S* =S/S jz. 例如:当10kV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量 S* = 200/100=2. 电压标么值U*= U/U jz; 电流标么值I* =I/I jz 3.无限大容量系统三相短路电流计算公式 短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
短路电流有效值: I d= I jz I*d=I jz/ x*(KA) 冲击电流有效值: I c = I *d√〔1+2 （K c-1）2〕(KA)其中K c冲击系数,取1.8 所以 I c =1.52I d 冲击电流峰值: i c=1.414×I*d K c=2.55 I d (KA) 当1000kVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数K c ,取1.3 这时:冲击电流有效值I c =1.09*I d(KA) 冲击电流峰值: i c =1.84 I d(KA) 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻. 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流. 基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为X*S=100/100＝1 当系统容量为200MVA时，系统的电抗为X*S=100/200＝0.5 当系统容量为无穷大时，系统的电抗为X*S=100/∞＝0 系统容量单位：MVA 系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为X*S=100/692＝0.144。 查看次数: | 评论:0 | 收藏:0 | 2007-03-25 10:00网站发表 评论(0)
转自《中华钢结构论坛》https://www.doczj.com/doc/c15087455.html, 在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同，其特点就是起重机是动态使用的，在考虑载荷时，都要乘一个系数，现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识，同时，也请这方面的专家指出不足之处。《规范》中可没有这么详细啊！ 一、自重冲击系数 当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时，起重机的的自身重量将产生冲击和振动。由于这种冲击和振动，起重机各部分质量会产生附加的加速度，虽然可用计算机计算这种加速度，但计算工作量较大，所以，实际计算时是将自重乘以一个冲击系数，以考虑这种附加动载的影响。 按照《起重机设计规范》（GB3811-83），的规定，自重冲击系数分两种情况，一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1，二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝，将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4，他们都是经验值。 1、起升冲击系数φ1 《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1 这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。 2、运行冲击系数φ4 《规范》规定，φ4用下式计算： φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号） 式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s) h----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm） 理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。
第十二章动载荷 §12-1 动载荷的概念及其分类 1．动载荷的概念 前面各章讨论的都是构件在静载荷作用下的应力、应变及位移计算。静载荷是指构件上的载荷从零开始平稳地增加到最终值。因加载缓慢，加载过程中构件上各点的加速度很小，可认为构件始终处于平衡状态，加速度影响可略去不计。动载荷是指随时间作明显变化的载 荷，即具有较大加载速率的载荷。一般可用构件中材料质点的应力速率（ dt d σσ=? ）来表示载荷施加于构件的速度。实验表明，只要应力在比例极限之内，应变与应力关系仍服从 胡克定律，因而，通常也用应变速率（ dt d εε=? ）来表示载荷随时间变化的速度。一般 认为标准静荷的 min /)~.(3010=? ε ，随着动载荷 ? ε 的增加，它对材料力学性能的影响 越趋明显。对金属材料，静荷范围约在 s /~2 4 10 10--? =ε ，如果 s /2 10 -? ≥ε ，即认为是 动载荷。 2．三类动载荷问题： 根据加载的速度与性质，有三类动荷问题。 （1） 一般加速度运动（包括线加速与角加速）构件问题，此时? ε还不会引起材料力 学性能的改变，该类问题的处理方法是动静法。 （2） 冲击问题，构件受剧烈变化的冲击载荷作用。? ε 大约在 s /~101 ，它将引 起材料力学性能的很大变化，由于问题的复杂性，工程上采用能量法进行简化分析计算。 （3） 振动与疲劳问题，构件内各材料质点的应力作用周期性变化。由于构件的疲劳 问题涉及材料力学性能的改变和工程上的重要性，一般振动问题不作重点介绍，而将专章介绍疲劳问题。 §12-2 构件作等加速运动时的应力计算 1．动应力分析中的动静法 加速度为 a 的质点，惯性力为其质量 m 与 a 的乘积，方向与a 相反。达朗贝尔原理指出，对作加速度运动的质点系，如假想地在每一质点上加上惯性力，则质点系上的原力系与惯性力系组成平衡力系。这样，可把动力学问题在形式上作为静力学问题处理，这就是动静法。
双18号槽钢强度和挠度计算 以双18号槽钢面对面安装组成建议的吊装梁。 一、计算载荷的确定 考虑到动载荷、不均衡载荷、风载荷。在起重吊装工程的设计中，为了计入动载荷、不均衡载荷的影响，常以计算载荷作为计算依据。计算载荷的一般公式为：Qj= K1 K2 Q 其中式中：Qj——计算载荷；K1——动载荷系数；K2——不均衡载荷系数；Q——设备及索吊具重量。 一般取动载荷系数K1为1.5 1.2 1.1 1.25 一般取不均衡载荷系数K2为1.1～1.2。 另外，在北方和沿海地区的室外吊装作业时还要考虑风载荷。(考略到恶劣的情况取K=K1K2=2) 二、18号槽钢的受力分析 截面形心轴位置见图 受力计算简图（梁的长度是2M，在中心位置吊装）
计算参数 [ 18号槽钢A=2929mm 2 I x =13700000mm 4 W x =152000mm 3 1290y y mm == 截面抵抗矩 3=13700000/90152222W W mm ==下上 1）当不考虑动载系数的影响时 中心处强度计算： 60F kN =（以中心吊装6T 的货物计算） 1160302 M kN m ?=?=g ()2230000000/152222298.6/215/N mm f N mm σ=?=<= 符合要求。 挠度计算 3356000020000.184848 2.0610137000002 Fl W mm EI ?===????中心 2）考虑动载系数的影响时，按照最恶劣的情况计算，取系数K=2。 中心处强度计算： 60F kN =（以中心吊装6T 的货物计算） 1160302 M kN m ?=?=g ()()222/30000000/1522222197.2/215/M W N mm f N mm σ=?=?=<= 符合要求。 挠度计算 33526000020000.364848 2.0610137000002Fl W mm EI ??===????中心
抗弯惯距和抗扭惯距的计算 2009-10-20 09:54 计算过上部的人都知道，在计算横向力分布系数和冲击系数的时候都需要计算截面的抗弯惯距和抗扭惯距，下面就介绍几种方法来计算抗弯惯距和抗扭惯距（本教程拿30米简支转连续箱梁截面做样例）： 一、在AUTOCAD中有一个命令massprop可以计算截面的面积、周长、质心、惯性矩 操作简介：1、首先在CAD中画出如下图的图形；2、用region命令将图形转化成内外两个区域；3、用subtract命令求内外区域的差集；4、用move命令将图形移动至（0，0，0），用scale命令将图形单位调整为米；5、用massprop命令计算截面性质（可惜这个命令不能计算抗扭惯距） Command: mas MASSPROP Select objects: 1 found Select objects: ---------------- REGIONS ---------------- Area（面积）: 1.2739 Perimeter（周长）: 13.7034 Bounding box（边缘）: X: -1.7000 -- 1.7000 Y: 0.0000 -- 1.6000 Centroid（质心）: X: 0.0000 Y: 1.0458 Moments of inertia: X: 1.7883 Y: 0.7922 Product of inertia: XY: 0.0000 Radii of gyration: X: 1.1848 Y: 0.7886 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 0.3950 along [1.0000 0.0000]这就是惯距 J: 0.7922 along [0.0000 1.0000] 第二种方法：采用桥博计算截面惯距 操作简介：本人使用的是桥博3.03，大家可以新建一个项目组，在新建项目上右键选择截面设计，选择C:\Program Files\TongHao\DoctorBridge30\EXAMPLES\Tool\DbDebug2.sds,当前任务类型选择截面几何特征，在截面描述中清除当前截面（包括附加截面还有主截面里面的钢筋），选择“斜腹板单箱单室”（大家在可根据自己计算的截面选择相应的截面，如果桥博内置的截面没有的话，可以选用从CAD中导入，ＣＡＤ导入将在后面的教程中介绍）输入截面相应的数据（附图） 输出结果附后 <<桥梁博士>>---截面设计系统输出 文档文件: C:\Program
公路桥梁的冲击系数及其研究现状 ［摘要]本文扼要综述了目前世界各国对公路桥梁冲击系数的理论与实验研究情况，介绍了国外几个国家现在所采用公路架桥和曲桥的冲击系数、并对国外公路桥梁动为荷载的理论分析方法及最新成果作了综合报导。 关键词公路桥梁冲击系数分析理论 一．概述 公路桥梁车辆引起的振动问题一直是工程界一个十分感兴趣的课题。它的研究自1849年WilliS开始，理论成果日益丰富。20世纪50年代BiggS假设车辆为弹簧支承的单质量刚体分析了桥梁车辆振动问题，并得到实验验证。60年代我国李国豪教授研究了拱桥的车辆振动问题。随着计算机及有限元法的出现，Veletsos 和黄提出了分析桥梁车辆振动的数值方法。80年代，我国项海帆教授指导他的博士生，对我国公路桥梁的冲击系数做了很有价值的研究。90年代Wang和黄东洲将车辆和桥梁模拟为空间结构，路面竖向的不平顺假设为一平稳各态历经的随机过程，研究了多梁式桥、斜拉桥、刚架桥、曲线桥、斜桥及箱梁桥的车辆振动问题，得到了不少重要结论。此外，我国不少学者在这一领域做了很多研究工作，限于篇幅，这里就不-一列举。 在大量理论研究的同时，世界各国对桥梁车辆做了大量的实测研究，1958年美国AASHTO对18座跨径为15m的公路桥梁进行了测试，结果最大位移冲击系数为 0.63，但只有5％超过0、4，最大应力冲击系数为0.41，但只有5％超过0.29。 1956～1957年加拿大在Ontario实恻 352座公路桥梁的动力放系数．最大力为0.75，但大多数不超过 0.3，已发现较大的冲击系数发生在基频为2-sHz的桥梁。1969～1971年加拿大在Ontario进行了第二次桥梁车辆振动的实测研究，实测结果最大冲击系数在 0.3～0.85之间，Page和 Leonard（1976）报告了英国交通与道路研究室对 30座公路桥梁的实测结果，冲击系数在0.1～0.75之间，他们还报导，如路面上设置一平滑的板块，冲击系数可达2.0。70年代新西兰对 14座桥梁试验结果表明冲击系数在0.1～0.7之间， 1981和 1983年澳大利亚道路委员会（ARRB）对一些短桥进行了正常运行状态下的动力测试。冲击系数的变化在 0.08到 1.32之间。他们发现轻车会引起更高的冲击系数。1980年加拿大进行了第三次大规模桥梁车辆动力测试。共有27座桥梁，桥型包括钢桥、混凝土桥及木桥，跨径在5～122m之间，桥面。引道及伸缩缝都处于好的状态。结果表明冲击系数一般在 0.45内，少量超过 0.5。瑞士 50年代到80年代对226座桥梁进行了动力测试，其中大部分是预应力混凝土
公路桥梁冲击系数随机变量的概率分布及冲击系数谱 李玉良 摘要为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。从现场实测入手，采集桥上汽车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，采用概率与数理统计的方法研究公路桥梁冲击系数的统计规律，得到公路桥梁冲击系数的概率分布及置信度为0．05的冲击系数谱。对冲击系数谱的适应范围及其与国内、外冲击系数的研究成果进行比较和讨论。 关键词公路桥梁冲击系数随机变量概率分布冲击系数谱 l 前言 在移动的汽车荷载作用下，桥梁在空间的竖向、纵向和横向三个方向产生振动、冲击等动力效应。通常把竖向动力效应称为汽车荷载对桥粱结构的冲击力。桥梁结构的总竖向汽车荷载效应(SZ)等于竖向汽车荷载静力效应(SJ)与其动力效应之和。在国内、外的各种桥梁设计规范中，均采用把汽车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数(1+μ)作为计入汽车荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应。即： SZ＝(1+μ)×SJ (1) 根据式(1)，将冲击系数定义为：考虑移动的汽车荷载对桥梁结构产生竖向动力效应的增大系数。 现今世界各国公路桥梁设计规范中有关冲击系数的规定，大都是在定值设计法概念下制定的。不管是理论计算还是现场实测，都基于移动的汽车荷载与桥梁结构产生“共振”求得，这样得到的冲击系数(1+μ)是极大值。它的不足之处是不能反映该数值在桥上出现的概率。调查得知，这样的极大值在桥上实际发生的机会是极为稀少的。 为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。 影响公路桥梁冲击系数的因素，归纳起来大致可分为三类： (1)汽车荷载本身的几何与动力特性； (2)桥梁结构的几何与动力特性； (3)激振及冲击的条件。 公路桥梁上通过的汽车荷载流是一个非列车化的问隙性连续流。它的流量大小、车辆间距、轴重大小、行驶速度、车辆的横向位置、车辆的动力特性都具有明显的不确定性，是无法预知的。这表明汽车荷载流本身具有明显的随机性。 桥梁结构的几何尺寸、材料的容重、弹性模量等也都是随机的。 汽车荷载流通过桥梁时的初始条件(如：路桥连接缝的结构状态、引道路面平整度等)和桥面的平整度等因素，也具有不确定性。这些都是移动的汽车激振和对桥梁结构产生振动、冲击等最重要的随机因素。 由此我们可认识到，公路桥梁冲击系数是反映诸多影响因素随机组合产生振动、冲击等效应的一个综合性系数，具有明显的随机性。 另外，公路桥梁冲击系数与时间没有明显的关系。它的取值，充满了某一实数区间，不能用一个有限或无限数列表示。因此，本文把公路桥梁冲击系数用连续随机变量概率模型进行研究。 2 公路桥梁冲击系数的概率分布及统计参数 由于随机模拟汽车流、桥梁激振及冲击条件等非常困难，从公路桥梁随机振动与随机冲击等问题的理论研究人手，来解决公路桥梁冲击系数问题，条件尚不成熟。为此，我们的研究从现场实测入手，采集桥上汽