两三个立方的槽子,板加厚两毫米,问题就解决了。到了十几二十个立方,还想靠加厚板解决刚度,是走进死胡同——料钱翻着涨,槽子还是鼓。
为什么加厚不划算
平板的抗弯刚度大致和厚度的三次方成正比,听起来加厚很有效。但同时,板在液压下的变形还和跨度的高次方相关——这里的跨度指的是两个支承之间的距离,也就是相邻两条加强筋之间的距离。
两个高次方一比就清楚了:把跨度减半带来的改善,远大于把板加厚一档。所以大槽体的思路应该反过来——用加筋把大平面切成小格,而不是把整块板做厚。板厚按耐腐蚀和焊接工艺的需要定,刚度交给加强体系去解决。
刚度体系由几部分组成
- 立筋。竖向布置,直接承担液压产生的弯矩,是主力。间距就是上面说的“跨度”,按板厚和液位算。
- 圈梁。水平方向围一圈,把四面板箍成一个整体,同时给立筋提供支点。大槽通常不止一道,下部密、上部疏。
- 顶部加强圈。敞口槽的上口是自由边,最容易外张,一定要单独加强,很多槽子的变形就是从上口开始的。
- 对拉筋。大跨度的槽在中部对拉,用得好能大幅减小变形。缺点是占用槽内空间、影响清理,要和使用方商量。
- 隔板兼加强。本来就要分格的槽,把隔板设计成受力构件,一举两得。
- 底部支承。底板必须整体落在平整基础上。基础不平,前面所有加强都白搭。
三个位置最要盯
上口:自由边,无约束,外张最明显。底角:液压最大又是结构转折,弯矩集中,渗漏和开裂多发。大平面中部:鼓出量最大,也是判断刚度够不够的观察点。设计完自问一句:这三处分别靠什么受力,答不上来就说明加强体系没成型。
加筋的做法比加筋的数量更重要
- 筋要有足够的截面高度。贴几条扁条上去看着热闹,惯性矩不够,等于没加。筋是靠高度出刚度的。
- 连续焊,双面焊。断续焊的筋在长期荷载下会一段段脱开。只焊一侧的筋,受力时会被撬起来。
- 根部圆滑过渡。直角根部是应力集中点,也是开裂起点。
- 交接处不能断。立筋和圈梁交叉的地方要处理好,随手断开一根,力就传不过去了。
- 方向别搞反。立筋抗的是水平液压产生的竖向弯矩,横着贴一堆筋并不解决主要问题。哪个方向的变形大,筋就往哪个方向布。
还有一条落在下料上:筋条要和槽体同料同批。有人拿库里剩下的别的批次、别的颜色的板裁筋条,觉得反正是加强件不接触介质,实际焊接性能对不上,焊上去的筋在长期荷载下先从焊缝脱开。金浩丰给做槽体的客户配料,板和筋条通常安排在同一批里出,就是这个道理。
别忘了长期和温度
塑料结构必须按长期许用值算,不能拿短期强度做设计——槽里的液体是一天二十四小时压着的。夏天和有工艺温度的场合还要做温度折减,常温数据算出来的合格结构,六十度下可能远远不够。这也是为什么有些槽子冬天做的、夏天用就鼓起来。
验收上也要跟着改。满水试验不能只看漏不漏,还要量鼓出量:满水前后在几个立面的中部和上口拉线测一测,把数记下来。这个数既是当次的验收依据,也是以后判断有没有持续蠕变的基准。用了两年再量一次,鼓出量还在往上走,说明加强体系不够,得趁早补。
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