关于物理学方面的论文(2)
物理学方面的论文篇3
浅谈超声波流量计的应用
【摘 要】介绍了超声波流量计的工作原理、结构、选型原则及安装要求。
【关键词】超声波流量计;结构;选型;安装
1 超声波流量计的工作原理
超声波流量计利用超声波测量流量有许多种方法，其中典型的方法有时差法、声循环法、多普勒法。本文主要介绍时差法超声波流量计的工作原理，超声波在流体中的传播速度受到流体流速的影响，在流体顺流方向和逆流方向是不一样的，其传播时间差和流体的流速成正比。只要测出超声波在这两个方向上传播的时-间差，便可知流体的流速，再乘以管道截面积便可得流体的流量。具体计算公式如下：
超声波在顺流方向传播时间t1为：
式中： L――声程，m;
φ――管轴线与声道之间的夹角，即声道角;
c――声波在静止流体中的声速，m/s;
v――流体沿管道轴向的流速，m/s;
超声波传播的时间差△t为：
由上可知这时只要测得t1和t2，便可求得流体流速，流体流量。
2 超声波流量计的结构
超声波流量计主要由换能器和控制器(变送器)两部分构成。换能器有两种，一种是发射换能器，另一种是接收换能器。发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收换能器接收到超声波信号，通过传输线送到控制器(变送器)。控制器(变送器)的作用是将接收到的超声波信号经电子线路放大并转换为与被测流体体积流量成正比的电信号，进行显示和累计计算，还可将信号进行远传进入DCS等控制系统。
3 超声波流量计的选型
为确保流量计正常投运，仪表选型至关重要。超声波流量计根据换能器的安装方法不同可分为外夹式超声波流量计、插入式超声波流量计和标准管段式超声波流量计。超声波流量计的选型主要是根据计量要求选择适合的流量计。
(1)外夹式超声波流量计，优点：①外夹式超声波流量计的换能器安装在管道外面，不与被测流体直接接触，不存在换能器腐蚀、粘结等问题;②测量时，在管道内部无任何测量部件，没有压力损失，不改变流体的流动状态;③安装简单方便，管道不用切断，不用开孔，安装时不用停流;④可以便携使用，便于对有怀疑的其他流量计进行比对。不足：①对管道条件要求较高，应确定管道材质、管道外径、壁厚、衬里材质和厚度等;②测量精度相对低一些。
(2)插入式超声波流量计，优点：①安装时不用停流，使用专用安装工具在管道上开孔，换能器直接穿插在孔内;②与外夹式超声波流量计相比，测量精度较高，不受管道锈蚀、结垢等的影响。不足：①换能器直接与被测流体接触，易被腐蚀、结晶造成仪表测量不准确。
(3)标准管段式超声波流量计，把换能器固定安装在按照设计加工好的管段上，并且换能器直接与被测流体接触。这种流量计能够准确控制加工精度，同时可以精确测量管段的几何尺寸，而且两个换能器之间只有单一被测介质，所以测量准确度较高，但是，不足是安装麻烦，需要断流，割开管道安装，而且对于大口径管道定做价格较高，因此除非特殊要求一般不建议选用此种超声波流量计。
综上，超声波流量计在选型时必须综合考虑准确度、安装条件、现场环境等，选择适合的流量计。
4 超声波流量计的安装
(1)测量点的选取：①测量点应尽量选择距离上游10倍直径、下游5倍直径以内均匀直管段，以确保流体所需的流速分布;②流量计尽可能水平或垂直安装，管内必须充满流体，当换能器安装在倾斜管道上时，不要装在上部和底部，以免管道内的气体或杂质进入测量声道，应尽可能使换能器处于和水平面成45度角的范围内;③对于外夹式超声波流量计，测量点管道内壁不能有过厚结垢层，尽量选择无结垢的管段且应具有良好的导声性能;
(2)换能器安装方式
①V法安装
适用于管径较小时，采用V法安装扩大了声程长度，增加了顺逆向声波传播时间;
②Z法安装
Z法安装方式一般适用于DN200以上管道，使用Z法安装时超声波在管道中直接传输，没有折射，信号衰耗小。
5 超声波流量计的应用
近年来，由于电子技术的进步，超声波流量计发展很快，且日益完善，越来越显示出其优越性。各种超声波流量计已广泛应用于工业生产、商业计量和水利检测等方面，例如，在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中，超声波流量计具有大量程比，无压损的特点，在保证测量准确度的同时提高了官网的输水效率;在工业冷却循环水的计量中，超声波流量计实现了在线不断流带压安装和在线标定。
6 结束语
综上所述，超声波流量计作为流量测量仪表，有其独特的优点，在很多领域得到了越来越广泛的应用，特别是智能化超声波流量计，采用微处理器和程序控制，且带通讯接口、功能更强、编程方便，因而具有更强的生命力。但是不论其如何发展，如果设计选型及安装不当，不仅无法发挥其优越性，还会带来损失。因此，在实际应用中，超声波流量计的正确选型及安装是极为重要的两个环节，必须引起我们的重视。
【参考文献】
[1]高魁明.热工测量仪表[M].2版.冶金出版社，2006.
[2]徐英华，杨有涛.流量及分析仪表[M].中国计量出版社，2008.
物理学方面的论文篇4
浅谈施工工序对桥梁受力及变形的影响
摘要：通过对一座预应力混凝土变截面刚构—连续组合箱梁在施工过程中因施工工序变化引起的几个问题从结构受力和变形的角度进行分析探讨，强调合理施工工序的重要性。
关键词：预应力混凝土;变截面刚构—连续组合箱梁;施工工序;受力;变形
预应力混凝土连续梁桥以结构跨度大，受力性能好，伸缩缝少，行车舒适性高，造型简洁美观，抗震性能强等诸多优点被广泛应用于桥梁工程建设中。对于此类桥梁的施工，目前已经积累了丰富的经验，但在实际施工过程中，总会遇到各种情况影响桥梁的正常施工，由此带来的影响就需要进行详细的结构分析，而不能随意改变正常的施工工序，否则可能带来不可挽回的损失。
1 桥梁概况
某新建桥梁上部结构为2×(3×40)m预应力混凝土箱梁+(50+4×80+50)m预应力混凝土变截面刚构—连续组合箱梁+4×40m预应力混凝土箱梁。其中主桥箱梁截面采用单箱单室，箱梁根部高度4.8m，跨中梁高2.2m，期间梁高按二次抛物线变化。主桥连续梁除墩顶0号块外，共分11对梁段，即2.5+5×3+5×4m，各单“T”箱梁均采用挂篮悬臂浇筑法施工。
主桥下部结构采用薄壁空心墩，钻孔灌注桩基础，最高桥墩19.8m。除9号桥墩为墩梁固结形式外，其余4个桥墩均采用盆式橡胶支座与上部结构连接。
2 施工问题及分析
该桥梁施工的过程中，陆续出现了如下几个问题。
2.1合拢施工
(1)问题的提出
设计文件给出的合拢顺序为先合拢两个边跨，再合拢四个中跨。但受到工期和现场条件的约束，施工单位建议施工顺序为：先施工7、8号墩“T”构，合拢第7、8孔;然后施工9号墩“T”构，合拢第9孔;然后施工10、11号墩“T”构，先合拢第12孔，再合拢第10、11孔。
(2)受力分析
分别对设计施工方案和施工单位方案进行对比分析，结果表明两种方案下结构内力偏差很小，详见表2.1。
(3)变形分析
通常对于悬浇结构在施工过程中出现的变形(挠度)可以采用设置预拱度的方式予以解决。通过预拱度的调整，即能保证桥梁顺利合拢，达到理想的成桥状态。
(4)处理措施
施工单位提出的方案不仅满足了现场施工条件的要求，对结构受力和变形未产生不利影响，而且加快了施工进度，故可以采用。
2.2边跨合拢束的张拉
(1)问题的提出
设计文件提供的边跨合拢束张拉分为三次：先张拉两束底板束;待中跨合拢后再张拉三束底板束和顶板束;解除临时固结后再张拉两束底板束。而施工单位为了尽快完成引桥预制箱梁的架设(影响主桥边跨合拢束的张拉)，提出在中跨合拢前对边跨剩余合拢束进行全部张拉。
(2)受力分析
对设计张拉顺序和施工单位提出的张拉顺序分别进行结构分析，详见表2.2。按照设计的张拉顺序，在桥墩底部不会产生较大的弯矩和拉应力。而按照施工单位的方案，桥墩底部弯矩和和拉应力均明显增大，且超过了混凝土的抗拉强度设计值，将会导致桥墩底部开裂。
(3)变形分析
变形分析结果表明，如果按照施工单位的方案进行张拉，不仅使次边跨悬臂端产生24mm的下挠，同时使边跨合拢段产生反拱(向上)15mm。而此时次边跨的另一个悬臂段已经浇筑完成，且线型变化已趋于稳定，由此将会导致次边跨的合拢段出现较大的合拢误差。同时由于已经合拢的边跨产生了较大的变形，对后期铺装的施工也会造成很大的影响。
(4)处理措施
通过对两种方案的分析比较，可见对于边跨合拢束的张拉，必须按照设计文件的张拉顺序进行张拉，施工单位的方案不可取。
2.3桥面系施工
(1)问题的提出
按照正常的施工顺序，桥面系的施工一般是在上部结构全部合拢完成后进行，但为了加快施工进度，施工单位提出将先合拢的7、8孔桥面系完成，待第9、10、11、12孔合拢后再进行其桥面系施工。
(2)受力分析
考虑了以下三种方案：
①施工至8号墩0号块段位置;
②施工至8号墩最大悬臂位置;
③施工至8号墩9号块段(距离最大悬臂端8m)位置。
计算结果详见表2.3-1和表2.3-2。
(4)处理措施
通过对三种方案的分析比较：
①方案一使结构负弯矩明显增大，而且使结构产生较大的变形，故该方案不合适。
②方案二虽然未增大结构弯矩和应力，但是对结构变形产生了一定的影响，尤其对于第9孔合拢段的施工不利。
③方案三对结构弯矩和应力均未增大，虽然对第8孔合拢段的变形有一定的影响，但不会对8号墩悬臂端(第9孔合拢段)造成明显影响，故此方案为最佳方案。
由此可见，桥面系的施工可以分段进行，但不能跟进太快，否则会对悬臂施工产生较大的内力和变形，影响结构受力和后期合拢段施工。
3 结语
通过对该桥出现的问题进行受力和变形分析，可见在桥梁施工过程中，合理的施工工序对于桥梁结构安全具有十分重要的意义，不能由于工期和施工进度等因素而牺牲施工质量。不同的施工工序可能会产生截然相反的结果，必须进行详细的结构分析后进行判断，否则，必将会对桥梁施工质量埋下隐患。
参考文献：
[1]邵旭东.桥梁工程.北京.人民交通出版社.2003.10.
[2]JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.北京.人民交通出版社.2004.5.
[3]JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范.北京.人民交通出版社.2004.9.
[4]JTG/ T F50-2011 公路桥涵施工技术规范.北京.人民交通出版社.2011.7.
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