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球墨鑄鐵井蓋的結構優化研究

作者: 球墨鑄鐵井蓋 發布時間:2020-04-16 17:05   瀏覽次數:

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  檢查井蓋作為基礎設置中的重要部分,不僅對於地下管網的維修發揮著重要作用,而且對於車輛以及行人的安全同樣發揮著重要作用,早期的各類檢查井蓋主要以鋼筋混凝土井蓋為主,但是由於鋼筋混凝土本身的特性,在使用過程中耐久性較差,很容易發生老化以及斷裂,進而影響到道路安全,隨著新型材料的出現,球墨鑄鐵井蓋逐漸代替了早期的鋼筋混凝土井蓋,這種材料有較好的力學性質,應用範圍較廣,但是卻容易被不法分子偷盜,由此引發了一係列的社會問題,因而需要對原有的球墨鑄鐵井蓋結構進行優化設計,進一步提高球墨鑄鐵井蓋的實用性以及經濟性。

球墨鑄鐵井蓋

  1.D710×75單層汙水井蓋研究分析

  根據城市汙水井蓋設計要求結合球墨鑄鐵的材料性能,通過有限元分析方法對球墨鑄鐵檢查井蓋的結構進行了優化,D710×75單層汙水井蓋為圓形,外徑為710mm,內徑為662mm,厚度為75mm,連接處螺栓直徑為60mm,井蓋安裝過程中采用210KN外力持續30s,不會出現破損。優化後的球墨鑄鐵檢查井蓋中有彈簧鎖臂、嵌入式膠條、裝配鏈接等,此外在檢查井蓋上方設置有條紋,具有一定的防滑效果。具體的組成分析如下:

  1.1嵌入式膠條

  在原有的檢查井蓋中加入了嵌入式膠條,使得檢查井的框架與井蓋之間配合深度增加,相應的井蓋的緊密型加強,進而可避免膠條的脫落,同時避免了檢查井蓋直接壓在檢查井框架上,這樣的設計可減少井蓋的震動次數,同時可以避免井蓋與框架撞擊發出的噪音。在城市汙水管網中有著重要的應用價值。

  1.2裝配鏈接

  優化設計完成的檢查井蓋裝在了井座內,也就是使用M14×90螺栓與井座鏈接起來,然後使用M14螺母進一步鎖緊,使得井蓋與井座成為一個整體,避免了不法分子對井蓋的偷盜行為,通過M14螺栓的連接作用,檢查井蓋可實現一定角度的轉動,配套的設置有彈簧鎖臂,也就是檢查井蓋在使用結束後可自行鎖好,相對於早期的混凝土檢查井蓋,設計完成後的井蓋可以發揮較好的防盜功能,保證了檢查井蓋的完整性。

  1.3彈簧鎖臂

  優化設計後的檢查井蓋采用三點式彈簧鎖臂,在關閉井蓋過程中,借助於彈簧的彈力作用,此時彈簧臂上的三個擠壓斜麵會與井框上三個凹槽斜麵緊緊的依靠在一起。使得井蓋處於自動鎖定狀態,最大程度的避免了井蓋在衝擊外力作用下產生的震動、位移變化、擠壓跳動以及噪音汙染等問題,相應的由於井蓋震動、位置變化等造成的城市道路病害問題也得到了緩解。

  1.4防滑紋理

  在井蓋上設置條紋,一方麵可以增加檢查井蓋的美觀,同時還能發揮防滑的作用,進而與實際的道路之間形成協調統一。井蓋上的條紋突出高度可以參照《鑄鐵檢查井蓋》(CJT3012-1993)中的相關內容合理的確定。

  1.5其它輔助配件

  除了上述的相關設計優化外,對應的井蓋配件也需要進行調整,其他輔助配件主要包括蓋麵、井座、防盜螺栓、鏈條、插銷螺栓、小插銷以及橡膠圈等。

  在優化設計完成後可以根據設計要求對其進行生產製造。

  2.結構優化後的鑄鐵檢查井蓋相關性能分析

  在結構優化設計完成後,綜合技術性要求以及經濟性要求,采用的球墨鑄鐵型號為QT500-7鑄態球墨鑄鐵,將該材料應用於檢查井蓋,可充分的發揮材料的高強度、良好韌性、耐疲勞、耐腐蝕的優勢,同時球墨鑄鐵的重量較輕,對於運輸和施工都極為有利,經過定量分析,相同規格的灰鑄鐵井蓋重量比球墨鑄井蓋的重量重40.0%—50.0%,在強度方麵,球墨鑄鐵的強度同樣提高了40.0%—50.0%。

  王一峰等學者對灰鑄鐵物理性質與球墨鑄鐵物理性質進行了比較,早期采用的灰鑄鐵抗拉強度為15N/mm2、延伸率為0、極限荷載為69KN、硬度為186,而球墨鑄鐵的抗拉強度為500N/ mm2、延伸率為7.0%、極限荷載為210KN、硬度為200,在材料的物理性質方麵,球墨鑄鐵相對於灰鑄鐵存在著較大的優勢。在化學性質方麵,兩種材料均含有碳元素、矽元素、硫元素、磷元素、錳元素等,但是在不同化學元素的含量方麵,球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間存在著差異性。

  3.實際應用分析

  比如福建省的市政道路、通信管網、電力管網、自來水管網、小區地下管網以及學校地下管網在檢查井設置中早期采用的均是灰鑄鐵檢查井蓋,在應用過程中,一些隱蔽部位的檢查井蓋接二連三的出現丟失現象,同時在市政道路上的檢查井周邊也存在著不同的道路病害,部分破損的汙水井不僅有惡臭的氣味發出,在部分檢查井被盜的位置還出現了一定的安全事故,嚴重的影響到正常的管理秩序。

  結構優化設計後的球墨鑄鐵檢查井蓋因為具有較大的優勢,福建省便將部分汙水井蓋換成了球墨鑄鐵檢查井蓋,將出現路麵病害的部分進行了重新維修處理,嚴格按照球墨鑄鐵檢查井蓋設計要求結合施工要求完成了井蓋的安裝,在運行了一年之後,所有安裝完成的球墨鑄鐵檢查井蓋沒有出現任何病害,檢查井周邊的道路質量良好,與此同時,也沒有出現井蓋丟失問題,城市的環境問題以及安全管理問題均得到了明顯改善,早期車輛碾壓井蓋出現的噪音問題消失了,在後期市政工程建設中汙水管網檢修井蓋以及其它井蓋方麵均采用優化設計後的球墨鑄鐵井蓋,得到了社會的一致認可。

球墨鑄鐵井蓋

  檢查井蓋在城市建設中較為常見,早期鋼筋混凝土井蓋因為各種原因逐漸減少,新型球墨鑄鐵因為具有管材強度高、韌性好、承載力大等優勢,在城市檢查井蓋設計中得到了重要應用,本文根據常規檢查井存在的不足,對其結構優化設計進行研究,優化設計完成後的球墨鑄鐵井蓋具有較好的應用價值,在實際的應用中得到了認可。新的檢查井蓋采用的材料可以滿足井蓋的技術參數要求,有較好的耐腐蝕、耐疲勞的性質,同時強度較高,承載力大,延伸了使用範圍,減少了井蓋震動產生的噪音問題。

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