換熱器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

化工原理?yè)Q熱器課程設(shè)計(jì)換熱器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目煤油冷卻器的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)應(yīng)化0806學(xué)生姓名xxxxx學(xué)號(hào)xxxxxx指導(dǎo)教師xxxxx日期一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（換熱器的設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)題目：煤油冷卻器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件：處理能力：15萬(wàn)噸/年煤油設(shè)備型式：列管式換熱器操作條件：煤油入口溫度125℃，出口溫度40冷卻介質(zhì)循環(huán)水，入口溫度25℃，出口溫度45允許壓強(qiáng)降不大于105Pa;煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度為825kg/m3；粘度為：7.15×10-4Pa.S;比熱容為：2.22kJ/（kg.℃）；導(dǎo)熱系數(shù)為：0.14W/（m.℃）每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。設(shè)計(jì)項(xiàng)目1傳熱計(jì)算2管、殼程數(shù)的確定及管、殼程流體阻力計(jì)算3管板厚度計(jì)算4U形膨脹節(jié)計(jì)算（浮頭式換熱器除外）5管殼式換熱器零部件結(jié)構(gòu)（四）繪制換熱器裝配圖（A2圖紙）二、換熱器的選用換熱器的選用(即選型)的過(guò)程大體如下,具體計(jì)算可參看列管式換熱器設(shè)計(jì)中有關(guān)內(nèi)容。①根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷Q。②按所選定的流動(dòng)方式,計(jì)算出平均溫度差(推動(dòng)力)Δtm及查出溫差校正系數(shù)?。若?<0.8,應(yīng)考慮采用多殼程結(jié)構(gòu)的換熱器或用多臺(tái)換熱器串聯(lián)。③依所處理流體介質(zhì)的性質(zhì),憑經(jīng)驗(yàn)初選一總傳熱系數(shù)K0(估),并由總傳熱速率方程計(jì)算傳熱面積S'0:S'0=Q/K0估Δtm式中Q———熱負(fù)荷,W;K0(估)———憑經(jīng)驗(yàn)選取的總傳熱系數(shù),W/(m2·K);Δtm———平均溫度差,℃。④根根據(jù)計(jì)算出的S’0值,查有關(guān)換熱器系列標(biāo)準(zhǔn),確定型號(hào)規(guī)格并列出各結(jié)構(gòu)主要基本參數(shù)。⑤利用總傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算K0(計(jì)),再由總傳熱速率方程式求出S0(計(jì))?？紤]到所用傳熱計(jì)算式的準(zhǔn)確程度及其他未可預(yù)料的因素,應(yīng)使得所選用換熱器具有的傳熱面積S0留有的裕度10%～25%,即[(S0-S0(計(jì)))/S0(計(jì))]=(10%～25%)。否則需重新估計(jì)一個(gè)K0(估),重復(fù)以上計(jì)算。也可依所選用換熱器具有的傳熱面積S0,通過(guò)總傳熱速率方程式求出K0(選),然后比較K0(選)/K0(計(jì))之值是否在1.15～1.25范圍。⑥計(jì)算出管、殼程壓力降,驗(yàn)算是否滿(mǎn)足要求。三、工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)1、確定設(shè)計(jì)方案1.1選擇換熱器的類(lèi)型：兩流體溫度變化情況：煤油進(jìn)口溫度為125℃，出口溫度40℃，冷流體進(jìn)口溫度25℃，出口溫度45℃；設(shè)煤油壓力為0.3MPa，冷卻水壓力為0.4MPa。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn),但它僅適用于殼程流體壓強(qiáng)小于0.6MPa,管、殼程壁溫溫度差小于1.2流程安排:

由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，煤油走殼程。選用ф25×2.5的碳鋼管（換熱管標(biāo)準(zhǔn)：GB8163）。2、確定物性數(shù)據(jù)：2.1定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。

煤油的定性溫度為：（℃）冷卻水的定性溫度為：根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。煤油在82.5℃循環(huán)冷卻水在35℃密度ρo=825kg/m3密度ρi=994kg/m3

定壓比熱容cpo=2.22kJ/(kg·K)定壓比熱容cpi=4.187kJ/(kg·K)導(dǎo)熱系數(shù)λo=0.140W/(m·K)導(dǎo)熱系數(shù)λi=0.626W/(m·K)粘度μo=0.000715Pa·s

粘度μi=0.000727Pa·s3、估算傳熱面積3.1計(jì)算熱負(fù)荷和冷卻水用量Wh=（kg/h）Q=WhCphΔt0=18939.4×2.22×(125-40)=3.57x106kJ/h=992.7(kW)忽略換熱器的熱損失，冷卻水用量3.2計(jì)算兩流體的平均溫度差先按理想逆流傳熱溫度差進(jìn)行計(jì)算，即(℃) 3.3溫度校正平均傳熱溫差校正系數(shù)：R=(125-40)/(45-25)=4.25;P=(45-25)/(125-25)=0.2由R和P值，按單殼程查溫度差校正系數(shù)圖，得溫度校正系數(shù)φ=0.81>0.8，可行。所以修正后的傳熱溫度差為Δtm=φΔtm’℃)3.4初步選型傳熱面積假設(shè)K=300W/(m2·K),則估算面積為：A=Q/(K×Δtm)=992.7×103/(300×31.45)=105.2(m2)管徑和管內(nèi)流速換熱管選用碳鋼管ф25×2.5mm，取管內(nèi)流速u(mài)=1.0m管程數(shù)和傳熱管數(shù)換熱管選用普通無(wú)縫鋼管ф25×2.5mm，管內(nèi)徑d=0.025-2x0.0025=0.02m=37.98取n'=38根按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為：=35.2m初選換熱器類(lèi)型與型號(hào)由于Tm-tm=（125+40）/2-(45+25)/2=47.5(℃)<50(℃),兩流體間的溫差不大，不需要溫度補(bǔ)償；但是為了便于殼程污垢清洗，以采用固定管板式列管換熱器為宜，且初步選定的具體型號(hào)為G600VI-1.0-100G600VI-1.0-100的具體參數(shù)殼徑/mm600管子尺寸ф25×2.5公稱(chēng)壓力/1MPa管長(zhǎng)/m6公稱(chēng)傳熱面積/㎡100管子總數(shù)216管程數(shù)6管子排列方式正三角形殼程數(shù)1折流擋板形式弓形折流板傳熱管排列和分程方法按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)，根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)為l=6m，則該換熱器的管程數(shù)為：NP=L/l=35.2/6=6；傳熱管總根數(shù)：NT=38×6=228（根）采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25d0，則t=1.25×25=31.25≈32(mm)橫過(guò)管束中心線的管數(shù)Nc=1.1=1.1=17根殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η＝0.7，則殼體內(nèi)徑為=606.4mm圓整可取D=600mm。折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25％，則切去的圓缺高度為h＝0.25×600=150（mm）。折流板間距B=0.4D,則B=0.4×600=240mm。折流板數(shù)NB=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-1=6000/240-1=24(塊)折流板圓缺面水平裝配接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)煤油流速為u＝1.0m/s，則接管內(nèi)徑為：D1=（m），圓整后可取管內(nèi)徑為90mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速u(mài)＝1.5m/s，則接管內(nèi)徑為(m)=100mm。4.換熱器的核算4.1熱流量核算殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；用克恩法計(jì)算：當(dāng)量直徑，由正三角排列得：de=m殼程流通截面積：=0.0315（m2）殼程中煤油流體流速及其雷諾數(shù)分別為：u0=V0/A=（m/s）Re0===4661.5普朗特?cái)?shù)：Pr=；粘度校正：α0==589.7〔W/(m2·K)〕管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：i管程流體流通截面積：Si=0.785×0.022×216/6=0.0113（m2）管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：ui==1.055（m/s）Rei==28849.2普朗特?cái)?shù)：Pr=i=0.023×=5008.1〔W/(m2·K)〕污垢熱阻和管壁熱阻查有關(guān)文獻(xiàn)知可?。汗芡鈧?cè)污垢熱阻R0=0.00017m2·管內(nèi)側(cè)污垢熱阻Ri=0.00034m2·計(jì)算傳熱系數(shù)K（忽略管壁熱阻）：＝＋Rso＋＋＋Ko==394計(jì)算傳熱面積AC:AC=Q/(KC×△tm)=992.7×103/（394×31.45）=80.11（m2）該換熱器的實(shí)際傳熱面積A：A==3.14×0.025×6×（228-17）=99.38（m2）該換熱器的面積裕度為：H=×100%=×100%=24.05%為了保證換熱器的可靠性,一般應(yīng)使換熱器的面積裕度大于15%～25%。滿(mǎn)足此要求,所設(shè)計(jì)的換熱器較為合適傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。5.2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力管程流體阻力計(jì)算公式如下：△Pt=（△Pi+△Pr）NSNpFS;NS=1,Np=6，F(xiàn)S=1.5;△Pi=。由Re=28849.2，傳熱管相對(duì)粗糙度0.1/20=0.005，莫狄圖（下圖）得=0.0338，流速u(mài)=1.055m/s，ρ=994kg/m3，故△Pi===5609.18（Pa）；△Pr==1573（Pa）△Pt＝（△Pi＋△Pr）FsNs=（5609.18+1573）×6×1.5=64639.62（Pa）<105Pa管程流體阻力在允許范圍內(nèi)殼程阻力公式有：△PS=（△P0+△Pi）FSNS其中FS=1.15；NS=1；△P0=Ff0NTC(NB+1);又F=0.5,f0=5Reo-0.228=5×4661.5-0.228=0.729,Nc=1.1NT0.5=1.1×2280.5=17NB=24;u0=0.202m/s則流體流經(jīng)管束的阻力：△P0=Ff0Nc(NB+1)=0.5×0.729×17×（24+1）×825×0.2022/2≈2607.43（Pa）流體流過(guò)折流板缺口的阻力△Pi=NB（3.5-2B/D）,其中B=0.24m;D=0.6m；故△Pi=24×（3.5-2×0.24/0.6）×825×0.2022/2≈1090.69（Pa），則總阻力：△PS=△P0+△Pi=2607.43+1090.69=3698.12（Pa）<105Pa。故殼程流體的阻力也適宜。綜上所訴，該換熱器管程與殼程的壓力降均小于允許壓降100KPa，均符合要求，所以設(shè)計(jì)的換熱器符合條件。四、設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)一覽表?yè)Q熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。參數(shù)管程殼程流率/（kg/h）42676.418939.4進(jìn)/出溫度/℃25/45125/40物性定性溫度/℃3582.5密度/（kg/m3）994825定壓比熱容/（kJ/（kg·K））4.182.22粘度/（Pa·s）0.0007270.000715熱導(dǎo)率/〔w/（m·K）〕0.6260.140普朗特?cái)?shù)4.8511.34設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式固定管板式臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm600殼程數(shù)1管徑/mmф25×2.5管心距/mm32管長(zhǎng)/mm6000管子排列△管數(shù)目/根216折流板數(shù)/個(gè)24傳熱面積/m2100.0折流板間距/mm240管程數(shù)6材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速/（m/s）1.0550.202表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/〔w/（m2·K）〕5008.1589.7污垢阻力/（w/m2·K）0.000340.00017阻力/MPa0.060.0056熱流量/kW992.7傳熱溫差/℃31.45傳熱系數(shù)/〔w/（m2·K）〕394裕度/%24.05五、輔助設(shè)備的計(jì)算和選型5.1封頭（JBT4729_94）標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的幾何形狀如附圖1所示。形成這種封頭的母線是由14橢圓線和平行于回轉(zhuǎn)軸的短直線光滑連接而成,故它由半個(gè)橢圓球和一個(gè)高度為h0的圓柱短節(jié)(稱(chēng)它為封頭的直邊部分)構(gòu)成。附表1所列橢圓封頭尺寸與質(zhì)量,摘自JBT4729_94標(biāo)準(zhǔn)。附圖1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭橢圓封頭尺寸與質(zhì)量(摘自JBT4729_94)5.2壓力容器法蘭(TB4702—92)壓力容器法蘭(TB4702—92)的類(lèi)型有甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭和長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。用于不銹鋼容器時(shí),法蘭端面焊有不銹鋼襯環(huán)。就法蘭的密封面來(lái)說(shuō),又有平密封面、凹凸密封面和榫槽密封面之分。5.3鞍式支座(JBT4712-92)臥式容器的支座常用鞍式支座,簡(jiǎn)稱(chēng)鞍座。它是由底板、腹板、筋板和墊板四種板組焊而成的焊制鞍座;或其中腹板與底板由同一塊鋼板彎制的彎制鞍座.這次設(shè)計(jì)采用重型彎制鞍座。DN500～900鞍座尺寸(JBT4712—92)mmDN500～900mm的型鞍式支座DN500～900mm的型彎制鞍式支座5.4管板焊接管板的最小厚度取決于焊接工藝及管板焊接變形的要求,對(duì)于固定管板式換熱器的管板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1_12,主要尺寸見(jiàn)表1_12。5.5拉桿與定距管折流板的安裝固定是通過(guò)拉桿和定距管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。拉桿是一根兩端皆帶有螺紋的長(zhǎng)桿,一端擰入管板,折流板就穿在拉桿上,各板之間則以套在拉桿上的定距管來(lái)保持板間距離,最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上予以緊固。拉桿直徑及數(shù)量可依換熱器殼體內(nèi)直徑選定,各種尺寸換熱器的拉桿直徑和拉桿數(shù),可參考表1_17選取。定距管通常采用與換熱管材料、直徑相同的管子。5.6折流板安裝折流板的目的,是為了加大殼程流體的湍流速度,使湍流程度加劇,提高殼程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。在臥式換熱器中折流板還起到支承管束的作用。常用折流板有弓形(或稱(chēng)圓缺形)和圓盤(pán)—圓環(huán)形兩種。弓形折流板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能優(yōu)良,在實(shí)際中最為常用。折流板直徑Dc取決于它與殼體之間間隙的大小。間隙過(guò)大時(shí),流體由間隙流過(guò)而根本不與換熱器接觸;間隙過(guò)小時(shí)又會(huì)引起制造和安裝上的困難。折流板直徑Dc與殼體內(nèi)直徑Di間的間隙可依表1_13中所列數(shù)值選定。六、設(shè)計(jì)評(píng)述本次化工課程設(shè)計(jì)是對(duì)列管式換熱器的設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料、上網(wǎng)搜索資料以及反復(fù)計(jì)算核實(shí)，本列管式換熱器的設(shè)計(jì)可以說(shuō)基本完成了。一開(kāi)始接到這個(gè)任務(wù)很迷茫，因?yàn)楸緛?lái)對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)這個(gè)概念就不清楚，而且對(duì)于畫(huà)圖一直也是我的弱項(xiàng)，所以心情很浮躁，過(guò)去了幾天還是毫無(wú)頭緒。后來(lái)在答疑課上借到了上屆的作業(yè)，開(kāi)始一步一步地研究。課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生自己做出決策，自己確定實(shí)驗(yàn)方案、選擇流程、查取資料、進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備的計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)工程觀念、培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。換熱器的設(shè)計(jì)主要是核算比較麻煩，而且計(jì)算時(shí)遇到很多麻煩，關(guān)于管程殼徑等概念很模糊，設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的麻煩很多，也正是因?yàn)檫@樣，我開(kāi)始不斷地查閱資料問(wèn)問(wèn)題，突然間覺(jué)得自己雖然學(xué)過(guò)這些知識(shí)，但是還是有很多的疑問(wèn)。也正是因?yàn)椴粩嗟匕l(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題，才提高自己的理解和學(xué)習(xí)能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我了解了換熱器的工藝流程，知道了各種換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)一次次地計(jì)算，對(duì)于換熱器的型號(hào)的選擇依據(jù)有了更深刻的理解。第二周開(kāi)始作圖，一開(kāi)始面對(duì)A1的紙卻不敢下筆，不敢畫(huà)頁(yè)不知道該怎么畫(huà)，于是先畫(huà)了個(gè)邊框，接著在圖書(shū)館找了一下午資料，才知道自己知道的只是冰山一角，第二天在宿舍呆了一天去查法蘭還有支座的尺寸和型號(hào)。在畫(huà)圖的時(shí)候一邊畫(huà)一邊問(wèn)，在大家的討論中明白了很多，也找出了自己很多的錯(cuò)誤。雖然現(xiàn)在自己的說(shuō)明書(shū)和圖還有很多的問(wèn)題，圖紙的線條不夠清晰，有些線條甚至是畫(huà)斜了，但是從這次課程設(shè)計(jì)中我懂了很多，不僅是換熱器的只是，還學(xué)到了很多課本上沒(méi)有的，知道不恥下問(wèn)，知道堅(jiān)持不懈，知道靜下心來(lái)去做事。七、參考資料李克永.化工機(jī)械手冊(cè).天津：天津大學(xué)出版社，1991八、主要符號(hào)說(shuō)明P——壓力，Pa;Q——傳熱速率，W；R——熱阻，㎡·K/W；Re——雷諾準(zhǔn)數(shù)；S——傳熱面積，㎡；t——冷流體溫度，℃；T——熱流體溫度，℃；u——流速，m/s;——質(zhì)量流速，㎏/h;——表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(㎡·K);——有限差值；——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K);——粘度，Pa·s;——密度，㎏/m3;——校正系數(shù)。r——轉(zhuǎn)速，n/(r/min)H——揚(yáng)程，m——必須汽蝕余量，mA——實(shí)際傳熱面積，Pr——普郎特系數(shù)NB——板數(shù)，塊K——總傳熱系數(shù)，W/(㎡·K)——體積流量Nt——管數(shù)，根Np——管程數(shù)l——管長(zhǎng)，mKC——傳熱系數(shù)，W/(m·K)△tm——平均傳熱溫差，℃橋梁工程課程設(shè)計(jì)三跨一聯(lián)簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)橋梁設(shè)計(jì)及計(jì)算說(shuō)明書(shū)指導(dǎo)教師：姓名：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)要求1連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)要求1.1橋跨布置跨徑布置選取3×L(m)，梁高H=2m，橋?qū)払=25m。其中，L標(biāo)準(zhǔn)跨徑，L=27.7m。1.2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路-I級(jí)(2)橋梁橫斷面：0.5m（橋側(cè)護(hù)欄）+11.75m（車(chē)行道）+0.5m（中央分隔帶護(hù)欄）+11.75m（車(chē)行道）+0.5m（橋側(cè)護(hù)欄）。(3)橋面橫坡：1.5%(4)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年(5)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橋梁抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，反應(yīng)譜特征周期為0.35s。（6）橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)（7）防撞等級(jí)：①橋側(cè)防撞護(hù)欄等級(jí)為SS級(jí)；②中央分隔墩防撞護(hù)欄為級(jí)。1.3采用的主要規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)主要參考的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)：（1）《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB-/T50283-1999）；（2）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）；（3）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004），簡(jiǎn)稱(chēng)《通規(guī)》；《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD61-2004）；《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004），簡(jiǎn)稱(chēng)《公 預(yù)規(guī)》；《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2004）；《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01-2021）；《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD81-2006）；（9）《公路橋梁伸縮縫裝置》（JT/T327-2004）；（10）《公路橋梁盆式橡膠支座》（JT391-1999）；（11）《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管》（JT/T529-2004）；（12）《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文公路工程部分》建設(shè)部2002；（13）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2021）。結(jié)構(gòu)布置與尺寸擬定根據(jù)要求，橋?yàn)槿缫宦?lián)連續(xù)梁橋，跨徑為3×27.7m，在滿(mǎn)足要求的前提下，為了便于設(shè)計(jì)與施工，主梁采用等截面箱梁。箱梁由于頂板和地板面積均較大，能抵抗連續(xù)梁橋的正負(fù)彎矩；箱形截面閉合，具有較好的抵抗扭矩的性能；另外，箱梁整體性能好，截面效率指標(biāo)高，故本設(shè)計(jì)采用箱梁，主梁選用單箱單室箱梁?？鐝皆O(shè)計(jì)：采用三等跨設(shè)計(jì)，每單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑為27.7m。完成體系轉(zhuǎn)換后，中跨計(jì)算跨徑即為27.7m，邊跨計(jì)算跨徑理論為27.2m，計(jì)算中仍以27.7m計(jì)算；預(yù)制的主梁施工初期安裝在臨時(shí)支座上，預(yù)制箱梁梁長(zhǎng)27.7m，中墩臨時(shí)支座中心線距橋墩中心線0.5m，施工階段簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑為26.7m。如圖：體系轉(zhuǎn)換前橋跨結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖成橋后橋垮結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖2.3橋面布置與構(gòu)造：車(chē)道布置：分車(chē)道布置，采用分離式主梁。橋面橫坡：采用坡度為1.5%的單向路拱設(shè)計(jì)。橋面鋪裝：由下向上分別布置8cm厚C40鋼筋混凝土調(diào)平層、10cm厚瀝青混凝土橋面鋪裝。護(hù)欄：車(chē)道右側(cè)采用RC防撞護(hù)欄，左側(cè)采用鋼護(hù)欄。2.4橫斷面設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)道路等級(jí)為公路I級(jí)，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）要求，單車(chē)道寬度選定為3.75m，右側(cè)路肩寬度選定為0.5m，則橋面行車(chē)道凈寬為11.75m。左右兩側(cè)護(hù)欄寬度分別為左0.5m，中央分隔帶護(hù)欄寬為0.5m?？紤]鋼筋混凝土箱梁肋間距通常不宜超過(guò)2.5-3.0m，橫截面選用四個(gè)等截面單室主梁。底板：對(duì)于連續(xù)梁跨中箱型截面，底板厚度一般為20-25厘米，不應(yīng)小于板凈跨 徑的1/30，且不應(yīng)小于200毫米，故跨中取20厘米；對(duì)于支點(diǎn)處截面一般 為梁高的1/10-1/12，取支點(diǎn)處底板厚度為32厘米。腹板：腹板厚度不應(yīng)小于14厘米。有預(yù)應(yīng)力束管道布設(shè)通過(guò)時(shí)采用20-30厘米， 有預(yù)應(yīng)力束錨固時(shí)采用35厘米左右，參考已有橋梁取支點(diǎn)截面，腹板厚 度為32厘米，跨中截面腹板厚度為20厘米。頂板：連續(xù)梁頂板截面18-20厘米，不應(yīng)小于板凈跨徑的1/30,且不小于200毫 米，取20厘米。在每跨的支點(diǎn)和跨中處設(shè)置橫隔梁，中橫隔梁厚度為20厘米，端橫隔梁厚度為35厘米。2.5施工工序預(yù)制主梁，養(yǎng)生后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束；設(shè)置臨時(shí)支座并安裝好永久支座，逐孔架設(shè)箱梁，連接橋面板鋼筋及橫 隔板鋼筋；連接連續(xù)接頭段鋼筋，幫扎橫梁鋼筋，澆筑連續(xù)接頭中橫梁及負(fù)彎矩區(qū) 橋面板；（4）澆筑剩余橋面板濕接縫，拆除臨時(shí)支座，完成簡(jiǎn)支到連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換3內(nèi)力計(jì)算3.1計(jì)算階段根據(jù)施工方法，該橋內(nèi)力計(jì)算分為以下階段計(jì)算：（1）施工階段——簡(jiǎn)支梁狀況臨時(shí)支座工作，計(jì)算跨徑：中跨l=26.7m；邊跨l=26.7（2）使用階段——連續(xù)梁狀況完成體系轉(zhuǎn)換，使用永久支座，計(jì)算跨徑：中跨l=27.7m；邊跨l=27.23.2截面幾何特性計(jì)算：本設(shè)計(jì)主梁截面變化不大，取跨中截面作為特征界面，使用Midas計(jì)算使用階段的相關(guān)截面的幾何特性。截面位置面積（）抗彎慣性矩（）抗扭慣性矩（）形心（距上邊緣）（）抗彎慣性比形心（距下邊緣）（）預(yù)制中梁跨中15250831.2117支點(diǎn)2045189111預(yù)制邊梁跨中16525771.2123支點(diǎn)2172684116成橋中梁跨中17250741.2126支點(diǎn)2245182118成橋邊梁跨中17525731.2127支點(diǎn)2272681119中跨梁中與支點(diǎn)截面的慣性矩之比為1.2<2.根據(jù)《公預(yù)規(guī)》，不考慮截面慣性矩變化的影響，以等慣性矩梁計(jì)算分析，全跨均取跨中截面幾何特性。3.3恒活載換算一期恒載即結(jié)構(gòu)自重：預(yù)應(yīng)力混凝土容重和鋼筋混凝土容重均為。二期恒載：主梁橫隔板，濕接縫等均采用C50混凝土，重度為，調(diào)平層采用C40混凝土，重度為，瀝青混凝土鋪裝，重度為，RC防撞護(hù)欄計(jì)算荷載為15kN/m，鋼護(hù)欄計(jì)算荷載為8kN/m；活載等級(jí)：公路一級(jí)。由施工過(guò)程克制結(jié)構(gòu)恒載是分階段形成的，主要包括：預(yù)制箱梁一期恒載集度，成橋后箱梁一期恒載集度，二恒恒載集度。以中跨中梁為例，并將二期恒載均攤。預(yù)制箱梁一期恒載集度計(jì)算：橫截面面積按各截面的加權(quán)平均值計(jì)算，預(yù)制箱梁平均截面面積為：再有：成橋后箱梁一期恒載集度計(jì)算則有：（2）成橋后二期恒載集度g2計(jì)算：瀝青混凝土面層：C40水泥混凝土調(diào)平層：RC防撞護(hù)欄：鋼護(hù)欄：則有：合計(jì)：汽車(chē)活載按規(guī)范查得：均布荷載集中活載：基頻計(jì)算：沖擊系數(shù)：用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)：用于負(fù)彎矩效應(yīng)：3.4行車(chē)道板內(nèi)力計(jì)算：在下面內(nèi)力計(jì)算中均按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）規(guī)定的車(chē)輛標(biāo)準(zhǔn)荷載進(jìn)行最不利載位布載。由于橋面凈寬為11.75m，由規(guī)范可知設(shè)計(jì)道數(shù)為3道。對(duì)于行車(chē)道板下面只進(jìn)行使用階段內(nèi)力計(jì)算。（1）恒載及其產(chǎn)生的內(nèi)力

恒載計(jì)算：瀝青混凝土面層：混凝土防水層：箱形邊梁翼緣板自重：防撞護(hù)欄：合計(jì)：恒載內(nèi)力：

彎矩：剪力：（說(shuō)明：為邊緣翼板長(zhǎng)，為防撞護(hù)欄簡(jiǎn)化為集中力的作用點(diǎn)到懸臂根部距離）活載（汽車(chē)）荷載產(chǎn)生的內(nèi)力按照標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛荷載橫向分布按照最不利布載如圖：可判斷在最不利位置時(shí)車(chē)輪仍不在懸臂板上，故不計(jì)入內(nèi)力計(jì)算中。（3）荷載組合

恒+汽：彎矩：剪力：

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖可知橋面板存在單一箱梁內(nèi)兩腹板間單向板和兩相鄰箱梁間的單向板兩種，現(xiàn)在選用兩箱梁間的單向板進(jìn)行控制計(jì)算。

（1）單向板有效工作寬度：?jiǎn)蜗虬搴穸?，跨度，主梁梁肋厚度，則單向

板計(jì)算跨徑，鋪裝層厚度，汽車(chē)車(chē)荷載沖擊系數(shù)取0.3。

由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD60-2004）中對(duì)單向板的荷載有效分布寬度要求，求得：跨中有效寬度：支撐處有效寬度：沿橫向分布邊長(zhǎng)：，則有：

跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：（3）車(chē)輛荷載產(chǎn)生內(nèi)力

分別按照最不利載位布置車(chē)輪荷載，可得：

跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：（4）荷載組合

恒+汽：M0=3.77+23.34=27.11KN*mQ0=7.86+54.75=62.61KN由于則設(shè)計(jì)內(nèi)力為：跨中彎矩：支點(diǎn)彎矩：支點(diǎn)剪力：3.6活載橫向分布系數(shù)計(jì)算

由于主梁間采用濕接，并有可靠的橫梁，所以采用修正偏心壓力法計(jì)算連續(xù)梁跨中截面處的橫向分布系數(shù)；采用杠桿原理法計(jì)算支點(diǎn)截面處的橫向分布系數(shù)。將變截面梁偏安全地使用跨中截面作為等截面進(jìn)行計(jì)算。

采用考慮主梁抗扭剛度的修正偏心壓力法：其中為與主梁片數(shù)有關(guān)的系數(shù)，取。對(duì)于等截面三跨連續(xù)梁中跨剛度修正系數(shù)Cw中=1.818、邊跨剛度修正系數(shù)Cw邊=1.429。（1）邊跨梁：

1#梁：2#梁：1#梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算（可作出其影響線）：2#梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算（2）中跨梁：

1#梁：2#梁：1#梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算（可作出其影響線）：2#梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算采用杠桿法求支點(diǎn)截面處橫向分布系數(shù)，對(duì)于邊跨與中跨并無(wú)區(qū)別。按照1#、2#梁的影響線分別進(jìn)行最不利布載，1#梁活載橫向分布系數(shù)2#梁活載橫向分布系數(shù)綜合上述結(jié)果，列結(jié)構(gòu)橫向分布系數(shù)如下表：截面位置跨中支點(diǎn)邊跨1#0.7741.1252#0.6591.127中跨1#0.8141.1252#0.6661.1273.7使用階段主梁內(nèi)力計(jì)算

參考《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——基本資料》，根據(jù)控制截面內(nèi)力影響線進(jìn)行最不利布載，由《基本資料》中的影響線參數(shù)表求控制截面內(nèi)力，進(jìn)而繪制出整個(gè)橋垮結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖。（控制界面分別為邊支點(diǎn)截面1，邊跨跨中截面2，中支點(diǎn)截面3，中跨跨中截面4.）

前面已經(jīng)求出主梁恒載集度為80.99kN/m,進(jìn)行全跨布置，由控制截面內(nèi)力影響線求控制截面內(nèi)力。結(jié)果如下表特征截面彎矩kN*m剪力kN反力kN左邊跨00894.13894.1324627.12-223.53中跨3左-1400.88-1341.192458.863右1117.6641542.370汽車(chē)活載按規(guī)范查得均布荷載，集中荷載：結(jié)果如下特征截面彎矩kN*m剪力反力kN*mmaxminmaxminmaxmin左邊跨100793.69-39.16733.69-39.1622120.49-495.8927.99-55.62中跨3左300.56-1714.424.49-166.411134.82-72.383右958.78-199.7341858.11-684.7853.61-166.4110cm瀝青混凝土和8cmC40的水泥混凝土調(diào)平層，整體升溫20℃，查，升溫：T1=14℃,T2=5.5℃，降溫：T1=-7℃,T2=-2.75℃.三跨連續(xù)梁為超靜定結(jié)構(gòu)，溫差作用效應(yīng)由溫度自?xún)?nèi)力和溫度次內(nèi)力組成，下面分別計(jì)算：（1)溫度自應(yīng)力：參考《公預(yù)規(guī)》附錄B計(jì)算：其中：為混凝土線膨脹系數(shù)，取0.00001為混凝土彈性模量，取為單元面積為單元面積重心至換算截面中性軸的距離為單元面積內(nèi)溫差平均值計(jì)算結(jié)果如下表：面積/cm2te/cmNt/KNMt/KN*m134009.7569.81144-798227144.7660.81446-27136863.4053.2481-4349611.3943.5046-201714-1132

(2）溫度次內(nèi)力

使用力法解溫度次內(nèi)力，將中間支座處彎矩約束解除，成三段簡(jiǎn)支梁的基本結(jié)構(gòu)。

列力法方程為: 因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、荷載均對(duì)稱(chēng)，故有X1=X2,,解得：X1=X2=1360kN*m溫度次內(nèi)力為：溫度應(yīng)力為:，具體各截面剪力及彎矩溫差作用計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表特征截面彎矩kN*m剪力kNmaxminmaxmin邊跨1566-113237.5-18.72226-45239.5-18.7中跨3左228-11439.5-18.73右004228-11400基礎(chǔ)不均勻沉降使得超靜定連續(xù)梁產(chǎn)生次內(nèi)力，因此當(dāng)橋建在非巖石地基上時(shí)，必須計(jì)入次內(nèi)力的影響。相鄰墩臺(tái)沉降差為l/3000cm，采用位移法計(jì)算支座沉降，計(jì)算時(shí)分別取左側(cè)邊支座，中支座分別沉降1.0cm，然后組合。邊支座沉降：位移法方程：其中：又有：，，則解得：,。根據(jù)中邊支座沉降：位移法方程：其中：又有：，，則解得：,。根據(jù)綜上，整理由支座位移引起的橋跨結(jié)構(gòu)內(nèi)力最大值最小值匯總?cè)缦拢嚎刂平孛鎻澗丶袅axminmaxmin邊跨10017.2-7.62311.5-13817.2-7.6中跨3左623-27617.2-7.63右9.4-18.04103.5-1049.4-18.03.8使用階段主梁內(nèi)力計(jì)算根據(jù)《通規(guī)》中的規(guī)定，對(duì)橋梁內(nèi)力進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用的短期、長(zhǎng)期效應(yīng)組合：

（1）荷載組合Ⅰ：承載能力極限狀態(tài)組合。其中，橋梁重要性系數(shù)；一二期結(jié)果重力載分項(xiàng)系數(shù)，基礎(chǔ)變位分項(xiàng)系數(shù);汽車(chē)荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)；溫度效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，其組合系數(shù)正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合其中，汽車(chē)荷載作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)（不計(jì)沖擊力），溫度梯度作用效應(yīng)頻遇值系數(shù)正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合其中，汽車(chē)荷載作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)（不計(jì)沖擊力），溫度梯度作用效應(yīng)頻遇值系數(shù)。計(jì)算表如下：1894.1-223.54627.12458.9-1341.21117.7-1400.90.01542.42max793.728.02120.51134.84.5958.8300.653.61858.1min-39.2-55.6-495.9-72.4-166.4-199.7-1714.4-166.4-684.83max37.539.5226.037.539.50.0228.00.0228.0min-18.7-18.7-452.0-18.7-18.70.0-114.00.0-114.04max17.217.2311.517.017.29.4623.09.4104.0min-7.6-7.6-138.0-35.2-7.6-18.0-276.0-18.0-104.0承載能力極限狀態(tài)5max8.68.6155.88.58.64.7311.54.752.0min-3.8-3.8-69.0-17.6-3.8-9.0-138.0-9.0-52.06max1081.5-259.65708.32959.2-1600.81345.9-1369.64.71902.9min1069.1-272.05483.52933.1-1613.21332.2-1819.1-9.01798.97max1111.239.22968.71588.76.31342.3420.875.02601.3min-54.9-77.8-694.3-101.4-233.0-279.6-2400.2-233.0-958.78max52.555.3316.452.555.30.0319.30.0319.3min-26.2-26.2-632.8-26.2-26.20.0-159.60.0-159.69max2458.2-193.89823.15048.9-1705.32957.0-762.787.75235.6min1092.6-407.84711.33091.8-2053.91157.9-4781.7-266.2783.810max596.821.11594.4853.23.4720.9226.040.31397.1min-29.5-41.8-372.9-54.4-125.1-150.2-1289.0-125.1-514.9正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)11max417.814.81116.1597.22.4504.6158.228.2978.0min-20.7-29.3-261.0-38.1-87.6-105.1-902.3-87.6-360.412max30.031.6180.830.031.60.0182.40.0182.4min-15.0-15.0-361.6-15.0-15.00.0-91.20.0-91.213max1529.3-213.27005.23586.4-1566.81850.5-1029.032.93063.3min1033.4-316.34860.92880.0-1715.81227.1-2812.6-96.61347.3長(zhǎng)期效應(yīng)14max238.78.4637.8341.31.4288.490.416.1558.8min-11.8-16.7-149.2-21.8-50.4-60.1-515.6-50.0-206.015max1350.2-219.66526.93330.5-1567.81634.3-1096.820.82644.1min1042.2-303.74972.72896.3-1678.61272.1-2425.9-59.01501.73.9內(nèi)力包絡(luò)圖由所求控制截面內(nèi)力組合設(shè)計(jì)表繪制彎矩、剪力包絡(luò)圖如下：河南理工大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)（本科）礦井通風(fēng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：能源科學(xué)與工程班級(jí)：指導(dǎo)教師：王兵建職稱(chēng)：副教授TIME\@"EEEE年O月"二〇一七年五月

《礦井通風(fēng)》課程設(shè)計(jì)評(píng)閱參考標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目分值參考標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀良好中等及格不及格評(píng)分設(shè)計(jì)態(tài)度20刻苦努力，態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，按時(shí)完成設(shè)計(jì)。20－1817－1615－1413－1211－0技術(shù)水平與實(shí)際能力40設(shè)計(jì)方案合理、理論分析與計(jì)算正確，動(dòng)手能力、分析能力較強(qiáng)。40－3635－3231－2827－2423－0設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)規(guī)范25設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及插圖繪制規(guī)范，文字流暢，書(shū)寫(xiě)工整或打印成文25－2322－2019－1716-1514－0基礎(chǔ)理論與專(zhuān)業(yè)知識(shí)15對(duì)問(wèn)題能做合理分析，反映出很好的掌握了礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論與專(zhuān)業(yè)知識(shí)。15-1413-1211-1098－0評(píng)分合計(jì)摘要從2021年6月10日到2021年6月23日，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。本次的通風(fēng)課程設(shè)計(jì)極大得鍛煉了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，提高了我的學(xué)習(xí)能力。和同學(xué)討論問(wèn)題，加深了對(duì)通風(fēng)知識(shí)的理解。此次課程設(shè)計(jì)的基本條件是單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，為Ⅲ級(jí)自燃煤層，相對(duì)瓦斯涌出量為10m3/t，煤塵有爆炸危險(xiǎn)。此次課程設(shè)計(jì)的礦井開(kāi)采設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)是立井單水平上下山開(kāi)拓，用豎井主要石門(mén)開(kāi)拓，在底板巖層中開(kāi)掘巖石大巷，雙翼采區(qū)準(zhǔn)備，按照“一井一面