预应力钢丝缠绕机架坎合梁的整体性分析
预应力锚索框架梁加固体系分析与设计
预应力锚索框架梁加固体系分析与设计摘要：预应力锚索框架梁技术在近年来边坡治理工程中得到了广泛应用。
本文分析了其与边坡岩土体的相互作用机理及常见的破坏形态。
在此基础上提出了该结构在设计中所涉及到的问题，并在最后介绍了其附属结构的一些新研究。
关键词:预应力锚索框架梁受力分析设计要素1 概述预应力锚索框架梁作为一种新型的加固结构，近年来广泛应用于破碎岩质边坡和土质边坡的加固工程中。
作为一种主动的加固方法，预应力锚索框架梁体系通过锚索的预应力将滑动的坡体与稳定的基岩连接为一体，增加了岩体各层面的抗滑力，同时又通过坡面上的框架梁将各个锚索有效地连成一个整体，形成一个由表及里的被覆式加固体系，从而达到防止边坡整体失稳的目的。
2 预应力锚索框架梁与岩土体相互作用机理预应力锚索框架梁加固技术是把预应力锚索的锚墩直接固定于框架结构上，使框架、预应力锚索和边坡岩土体共同承担加固结构物的荷载。
它是通过钢筋混凝土框架将锚索的锚固力传递给坡体，改变坡体应力状态，调用坡体自稳能力的一种主动加固方法。
锚索通过施加预应力增强滑带的法向应力，从而增加滑面摩擦力和减少边坡的下滑力，有效地增强了边坡的稳定性。
其主要作用包括两个方面：一是预应力锚索能充分利用和调动岩土体的物理力学特性，通过灌浆技术将预应力提供点设置在边坡稳定岩土体中，从而为获得足够的、稳定的预应力提供保证。
二是岩土体在正向压力下可使岩土体滑移面上的摩擦力增大，从而提高滑移面抗剪强度，增大坡体阻力，阻止边坡体继续滑动。
在边坡加固工程中一般很少单独使用框架梁直接加固，通常都是和锚索（杆）结合起来使用的。
框架梁作为其中的重要组成部分，主要作用有三种：一是作为一种传力结构，预应力首先作用在框架梁上，通过框架梁的传递使预应力能够在边坡体表层较均匀的分布，避免了过分的应力集中和因岩土变形所引起的预应力损失。
二是作为一种连接结构，它能加强各锚索之间的联系，使锚索不再单独作用于坡体，从而形成一个网状锚索体结构，形成由表及里的被覆式加固体系，保证了锚索在抗滑中的均匀性、连续性以及整体性。
保证梁的整体稳定的主要措施
保证梁的整体稳定的主要措施梁的整体稳定是建筑结构设计和施工过程中非常重要的一项工作。
为了确保梁的整体稳定，需要采取一系列的主要措施。
梁的设计阶段是确保梁整体稳定的关键。
在设计阶段，需要进行充分的结构力学计算和分析，确定梁的尺寸、形状和材料等参数。
同时，还需要考虑梁所承受的荷载情况，确保梁具有足够的强度和刚度。
设计人员还需要根据梁的使用环境和要求，选择合适的设计方案，如采用预应力或加固措施等。
梁的施工过程中也需要采取一系列的措施来保证其整体稳定。
首先是施工过程中的质量控制，包括材料的选择和检验、施工工艺的控制等。
材料的选择要符合设计要求，并经过质量检验，确保其符合标准。
施工工艺的控制要严格按照设计要求和规范进行，如模板的安装、钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等。
同时，在施工过程中要加强现场管理，确保施工人员的安全和施工质量。
还需要考虑梁的使用环境和荷载情况。
在使用环境方面，要考虑梁所处的气候、温度变化、湿度等因素对梁的影响。
在荷载情况方面，要考虑梁所承受的静荷载、动荷载和温度荷载等。
根据不同的使用环境和荷载情况，可以采取相应的措施来确保梁的整体稳定，如增加梁的截面尺寸、增加预应力等。
还可以采取加固措施来保证梁的整体稳定。
加固措施可以通过添加钢筋、增加预应力、加固梁的支座等方式来实现。
加固措施的选择要根据梁的具体情况和设计要求进行，确保加固后的梁具有足够的强度和刚度。
定期进行维护和检查也是保证梁整体稳定的重要措施。
定期维护可以对梁进行表面清洁、防水处理等，确保梁的表面和材料的性能不受损。
定期检查可以发现梁的裂缝、变形等问题，及时采取相应的修复和加固措施，保证梁的整体稳定。
保证梁的整体稳定需要在设计、施工、使用和维护过程中采取一系列的主要措施。
只有通过科学的设计、严格的施工和有效的维护，才能确保梁的整体稳定，提高建筑结构的安全性和可靠性。
预应力张拉整体结构原理
预应力张拉整体结构原理
预应力张拉整体结构原理是一种常见的建筑结构方法。
该方法通过在构件上施加预应力，使得构件内部受到压应力，从而增强了其承载能力和稳定性。
本文将对预应力张拉整体结构原理进行详细介绍。
预应力张拉整体结构的基本原理是通过在构件内部施加预应力，使得构件内部形成压应力，从而增加了构件的承载能力和稳定性。
预应力的施加可以通过张拉钢筋、压缩混凝土或者是使用预制构件等多种方式进行。
预应力张拉整体结构的主要优点是其高强度、高稳定性以及优异的耐久性。
预应力张拉整体结构的施工流程是先施加预应力，然后浇灌混凝土。
预应力施加的方式通常是在混凝土浇注之前，先在构件中张拉钢筋，然后在混凝土浇注后松开钢筋，使得钢筋产生收缩，从而使得混凝土内部产生压应力。
预应力的大小和施加位置应根据构件的强度和承载能力要求进行合理设计。
预应力张拉整体结构的应用范围非常广泛，如高层建筑、大跨度桥梁、水利工程等。
在高层建筑中，预应力张拉整体结构可以使得建筑更加稳定，能够承受更大的荷载，从而提高了其安全性。
在大跨度桥梁中，预应力张拉整体结构可以使桥梁更加牢固，从而避免了桥梁因为承受过大的荷载而产生变形或者塌陷的情况。
综上所述，预应力张拉整体结构原理是现代建筑工程中常见的一种结构方法。
通过在构件内部施加预应力，使得构件内部受到压应力，从而增强了其承载能力和稳定性。
预应力张拉整体结构具有高强度、
高稳定性和优异的耐久性等优点，在现代建筑工程中得到了广泛的应用。
预应力连续梁计算分析
预应力连续箱梁施工阶段分析石家庄铁道大学土木工程学院2014年1月预应力连续箱梁施工阶段分析对超静定的桥梁其施工方法、顺序以及过程往往决定其成桥的内力，而我国桥梁规范中配筋是按内力进行的，所以桥梁的施工阶段分析是极其重要的。
预应力混凝土连续梁的施工过程中会发生体系转换，施工过程中临时墩、临时拉索等临时结构的设置与拆除、上部结构和桥墩的支承条件的变化对结构的内力和位移会产生非常大的影响。
另外施工过程中随着混凝土材料的材龄发生变化构件的弹性模量和强度也会发生变化。
混凝土徐变、收缩，预应力钢束的松弛等都会引起结构内力的重分配并对位移产生影响。
桥梁的最不利应力有可能发生在施工过程中，所以除了对桥梁的成桥阶段进行验算外，对桥梁的施工过程也应进行承载力验算。
一、工程简介某铁路梁桥为（40m+64m+40m）单线预应力混凝土连续梁桥。
结构形式为3跨预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长145.2m，中支点处梁高5.2m，跨中3.2m,直线段高为3.2m。
梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端距离0.75m。
箱梁采用单箱单室、变截面、变高度结构。
箱梁顶面宽4.9m，箱梁底面宽4m，顶板厚度除梁端附近外均为35cm；底板由跨中的30cm，按二次抛物线变化至根部70cm；腹板由40cm至60cm，按折线变化。
箱梁采用C50高性能混凝土。
预应力钢绞线采用抗拉强度标准值为fpk =1860MPa、弹公称直径为Φj15.20mm高强度、低松弛钢绞线。
桥梁的分段情况如图1所示，跨中及墩顶标准截面如图2所示，施工大致顺序为：下部结构→安装墩旁施工支架，安装主墩处永久支座、临时固结措施→在支架上现浇0号块→张拉0号块预应力→在0号块上拼装挂篮→浇筑1号块→张拉1号块预应力→移动挂篮……浇筑7号块，同时搭设并预压边跨现浇支架→张拉7号块预应力→拆除边跨现浇支架上的压重，浇筑边跨段混凝土，拆除所有挂篮→搭建边跨合龙吊架，同时加用水箱做的压重，中跨合龙段同步施加相应的压重→安装合龙段劲性骨架→浇筑边跨合龙段混凝土，同时卸载边跨相当于混凝土重量的压重→张拉边跨合龙钢束→拆除边跨现浇支架及边跨吊架，卸掉中跨合龙段的部分压重，每侧留下相当于中跨合龙段重量一半的压重→拆除墩顶临时固结措施→安装中跨合龙段吊架，安装中跨合龙段劲性骨架→浇筑中跨合龙段混凝土，同时卸载压重→张拉剩余预应力→拆除中跨合龙段吊架→施工桥面及其它附属设施。
预应力钢筋混凝土叠合梁
预应力钢筋混凝土叠合梁在现代建筑工程中，预应力钢筋混凝土叠合梁因其独特的结构性能和显著的优势，逐渐成为一种广泛应用的重要构件。
首先，让我们来了解一下什么是预应力钢筋混凝土叠合梁。
简单来说，它是由预制和现浇两部分混凝土组成的梁体。
在预制部分，通过对钢筋预先施加一定的拉力，使其在承受荷载时能够更好地发挥性能。
而现浇部分则是在预制构件安装就位后，再浇筑混凝土，将预制部分与现浇部分连接成一个整体。
预应力钢筋混凝土叠合梁具有诸多优点。
其一，它能够显著提高梁的承载能力。
通过对钢筋施加预应力，可以有效地控制裂缝的开展，提高梁的刚度和抗裂性能，从而使得梁能够承受更大的荷载。
其二，这种梁的耐久性更好。
由于裂缝得到有效控制，减少了外界有害物质对钢筋的侵蚀，延长了梁的使用寿命。
其三，施工方便快捷。
预制部分可以在工厂中进行标准化生产，保证了质量的同时提高了生产效率。
在施工现场，只需进行安装和现浇作业，大大缩短了施工周期。
在设计预应力钢筋混凝土叠合梁时，需要考虑多个因素。
预应力的大小和分布是关键之一。
需要根据梁所承受的荷载、跨度以及使用要求等，精确计算预应力的数值，以确保梁在使用过程中的安全性和可靠性。
钢筋的布置也至关重要。
既要保证钢筋在预制和现浇部分的连接牢固，又要使其受力合理，充分发挥钢筋的强度。
同时，混凝土的强度等级、截面尺寸等也需要经过精心设计，以满足结构的承载和使用要求。
施工过程对于预应力钢筋混凝土叠合梁的质量同样有着重要影响。
在预制部分的生产中，要严格控制原材料的质量、生产工艺和养护条件，确保预制构件的质量符合标准。
在安装过程中，要保证预制构件的定位准确，连接牢固。
现浇部分的混凝土浇筑要注意施工缝的处理，保证新旧混凝土结合良好。
预应力的施加更是施工中的关键环节，需要采用专业的设备和技术，按照设计要求准确施加预应力，并进行严格的监测和控制。
预应力钢筋混凝土叠合梁在实际工程中有着广泛的应用。
在桥梁工程中，它可以用于大跨度桥梁的主梁，如连续梁桥、刚构桥等，能够有效地减小梁的截面尺寸，减轻结构自重，增加桥梁的跨越能力。
预应力梁原理
预应力梁原理
预应力梁是一种常用于工程结构中的一种构件，它通过在混凝土梁内部施加张拉力，使得混凝土在工作荷载作用下的应变减小，从而增加了混凝土的承载能力和抗裂能力。
预应力梁的原理可以概括为以下几个方面：
1. 应力均衡原理：预应力梁通过内部张拉钢束的拉力，在混凝土梁截面形成了一种与外部载荷相对抗的内部预应力。
这种内应力的分布可以满足梁在工作状态下各截面的受力平衡条件，从而使得混凝土承受的应力更加均匀。
2. 延性原理：预应力梁的内部张拉钢束可以产生足够大的预应力，使得混凝土产生一定的压应力。
这种压应力可以提高混凝土的延性，使得混凝土在受力过程中更加柔韧，能够相对较大程度地抵抗外部载荷引起的应变和裂缝的扩展。
3. 抗震原理：预应力梁通过内部的预应力来增加混凝土的抗震能力。
当地震发生时，预应力梁内部的预应力可以提供一部分抵抗地震力的能力，使得结构整体的刚度和稳定性得到增强，从而减小了结构受到地震荷载时的变形和破坏。
通过上述原理，预应力梁在工程实践中被广泛应用于各类桥梁、建筑结构等场所。
它的独特设计和施工方式，使得结构在体积和重量相对较小的情况下能够承受更大的荷载，同时具有较好的耐久性和抗震性能。
预应力梁的发展和应用，对于提高结构的安全性和经济性具有重要的意义。
建筑钢结构整体稳定性分析
建筑钢结构整体稳定性分析近年来，随着建筑行业的迅速发展，建筑钢结构在建设中得到了广泛应用。
作为现代建筑的主要承重构件，钢结构的整体稳定性成为了人们关注的重点。
因此，对建筑钢结构的整体稳定性进行分析和评估，具有十分重要的意义。
建筑钢结构，通常由梁柱、框架、屋面和楼板等多个部分组成。
这些不同的构件相互作用，形成整体结构。
若在设计和施工中，未能恰当地考虑整体稳定性，就很容易出现失稳现象，从而危及人们的生命和财产安全。
因此，分析建筑钢结构的整体稳定性，是确保工程质量、安全和可靠的必要措施。
当钢结构受到外力作用时，其内部会发生应力和变形。
若应力和变形超出钢材的承载极限，就会导致失稳。
建筑钢结构的整体稳定性，主要受到三个方面的影响：材料的选择、构件的布局和施工质量。
因此，在进行整体稳定性分析时，需要综合考虑这些因素的影响。
材料的选择是建筑钢结构整体稳定性的基础。
一般来说，钢材的强度、刚度和韧性是其重要性能指标。
因此，在设计和选用钢材时，需要充分考虑其抗拉、抗压、抗弯和抗剪等性能，确保其达到建筑钢结构设计要求。
构件的布局是建筑钢结构整体稳定性的决定因素之一。
合理的构件布局可以充分发挥各个构件的强度和刚度，使得整体结构更加稳定。
同时，构件布局还需要充分考虑各个构件之间的相互作用，尤其是节点部分，以确保各个构件之间的连接牢固可靠。
施工质量是建筑钢结构整体稳定性的保障。
在施工过程中，需要确保钢结构的尺寸、位置、姿态等方面的精确度，以及各个构件之间的连接精度和牢固度。
同时，在接触面上需要涂抹防锈漆，以保证钢材的耐腐蚀性和长期使用寿命。
在进行建筑钢结构整体稳定性分析时，一般可以采用数值分析和实验室试验相结合的方式。
数值分析是通过计算机程序模拟建筑钢结构在各种工况下的应力和变形，进而评估其整体稳定性。
实验室试验是通过构建真实的建筑钢结构样本，在规定工况下进行受力试验，以验证数值计算结果的准确性。
总之，建筑钢结构的整体稳定性是决定其安全可靠性的重要因素。
保证梁整体稳定的措施
保证梁整体稳定的措施1.结构设计（1）合理确定梁的几何形状和尺寸，考虑到荷载情况、材料特性和使用要求等因素。
（2）进行荷载计算和结构分析，确保梁能够承受设计荷载并满足结构强度和刚度要求。
（3）对于大跨度或特殊形状的梁，可以采用分段施工、悬臂施工等方式，减小施工荷载和减少变形。
2.材料选择（1）选择合适的材料，包括梁本体材料和连接部件材料。
梁本体材料通常选用混凝土、钢筋混凝土、钢梁等，而连接部件材料则需要具有良好的强度和刚度。
（2）根据具体要求，可以采用增强材料或预应力钢筋等措施，提高梁的强度和抗挠性。
3.施工工艺和监测（1）合理确定施工工艺，确保施工过程中不会对梁产生过大的荷载或变形。
可以采用预制、浇筑和安装等方式，提高施工效率和质量。
（2）建立监测系统，对梁的变形、应力和振动等参数进行实时监测。
可以采用应变传感器、位移传感器、加速度传感器等设备，及时发现异常情况并采取相应措施。
（3）进行质量检查和验收，确保梁的质量符合设计要求。
可以采用无损检测、加载试验等方式，评估梁的强度和刚度。
4.维护和保养（1）定期检查梁的状态，包括表面状况、裂缝情况等。
及时修补和加固，防止梁的进一步破坏。
（2）保持梁的清洁和干燥，避免水分和腐蚀物质对梁的侵蚀。
（3）进行必要的维护和保养工作，包括清理积聚物、涂刷保护涂层、更换老化部件等。
总之，保证梁整体稳定需要在设计、施工和维护等方面采取一系列的措施。
这些措施需要综合考虑梁的材料、几何形状、荷载情况和使用要求等因素，从而确保梁能够承受设计荷载并满足结构强度和刚度要求。
此外，定期检查和维护，以及及时修补和加固破损部分，也是保证梁整体稳定的关键步骤。
最重要的是，建立监测系统，对梁的变形、应力和振动等参数进行实时监测，及时发现异常情况并采取相应措施，以确保梁的安全使用。
预应力在钢结构中的应用
预应力在钢结构中的应用一、引言在建筑领域中，预应力技术的应用已经变得越来越普遍。
这种技术通过施加压力在结构构件中预先形成应力，以增加结构的强度和刚度。
本文将探讨预应力在钢结构中的应用，并分析其优势和限制。
二、预应力技术的原理预应力技术是利用金属钢筋或钢缆在施工前就施加一定的预压，通过预应力钢筋的张拉来产生预压力。
将预应力钢筋与结构构件固定后，预应力钢筋通过释放预压力，使结构在工作荷载下达到平衡状态。
这种技术可以减少结构的变形和裂缝，提高结构的承载能力和耐久性。
三、预应力在钢结构中的应用1. 提高强度和刚度预应力技术可以增加钢结构的强度和刚度，使其能够承受更大的荷载。
钢结构中的预应力钢筋可以通过预压力将结构构件紧密地连接在一起，增加结构的整体刚度和稳定性。
2. 减少结构变形和裂缝预应力技术可以有效减少钢结构在工作荷载下的变形和裂缝。
通过施加预压力，预应力钢筋可以消除或减小结构在荷载作用下的伸缩变形，使结构保持稳定。
3. 增加结构耐久性由于预应力技术可以减少结构的变形和裂缝，从而延长结构的使用寿命。
预应力钢筋通过预压力改善了结构的抗震性能和变形能力，提高了结构的耐久性。
四、预应力技术的局限性1. 施工复杂性预应力技术在施工过程中需要进行预应力钢筋的张拉和锚固等操作，施工难度较大。
需要专业的工程师和施工人员进行施工，增加了工程的难度和成本。
2. 维护和检测需求钢结构中的预应力钢筋需要进行定期的维护和检测，以确保其正常工作。
对预应力钢筋的张力和位移进行监测，以及对锚固系统的检查和维护是必要的，这增加了结构的维护成本和周期性。
3. 限制性应用预应力技术在某些结构中的应用存在限制。
对于小型建筑或者无特殊要求的结构，预应力技术可能不是必要的，并且增加了建筑造价。
五、结论预应力技术在钢结构中的应用具有明显的优势，包括提高强度和刚度、减少结构变形和裂缝、增加结构耐久性等。
然而，预应力技术的施工复杂性、维护和检测需求以及限制性应用也需要考虑。
预应力钢丝缠绕技术在建材液压机上的应用
预应力钢丝缠绕技术在建材液压机上的应用
一、预应力缠绕技术简介预应力技术是一种先进的机械结构技术，在制造中对
结构施加预紧载荷，使其特定部位产生预应力，这种应力与工作载荷引起的应力相反，可以抵消大部分或全部工作应力，从而大大提高结构的承载能力。
而采用预伸长钢丝预紧的则称为钢丝预应力结构。
有以下几个优点：
①疲劳强度好。
这是由于预紧件载荷波动小而获得高疲劳强度抗力，如钢丝预
应力缠绕的油缸和机架，均有15年以上寿命。
②承载能力提高。
预应力结构是一种多元结构，在整体结构的压力集中部位将
其剖分，然后再预紧为一个整体，由钢丝受力代替结构中应力集中部位受力，因而就更具有较高的可靠性，其安全系数比外预紧结构可低得很多，因此预应力缠绕结构和传统结构相比，重量大大减轻，从而降低了成本。
③无破裂危险，对于超高压容器来说，如钢丝缠绕的筒体，可以在很高压力下
长期运行，而不产生破裂，极大地提高了缸筒的使用寿命。
二、钢丝预应力油缸的应用
由于缸筒采用了预应力缠绕技术，使缸筒内压力可以大大提高，像德国9000t 液压机就可以采用三缸甚至二缸的驱动结构，当缸径为860时，三缸时主缸内压力为517kg/cm2，二缸时主缸内压力为775 kg/cm2，当然随之而来的是工作台厚度和框架设计的改变（容后再表）。
采用钢丝预紧油缸的超高压供油有以下几个
好处：
①缸数减少，有利于活动工作台平稳加压。
从实践来看，基本消除了由于活动
工作台上升不平行造成需回程重新上升的现象；。
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预应力钢丝缠绕机架坎合梁的整体性分析 彭俊斌1, 2 颜永年1, 2 张人佶1, 2 林 峰1, 2 (1. 清华大学机械工程系 北京 100084； 2. 清华大学先进成形教育部重点实验室 北京 100084)
摘要：分析了预应力钢丝缠绕机架坎合梁的承载原理和影响其承载能力的因素。采用Patran/Marc有限元软件，分析了加载载荷和剖分界面抗剪系数对钢丝缠绕预应力机架中的坎合梁整体性的影响。进行350 MN涡轮盘模锻液压机模型对比试验。数值模拟和模型试验结果一致，表明当梁的剖分界面不采取坎合处理，完全靠自然摩擦保持其完整性时，机架在预紧状态能保持很好的完整性，但在合成状态，会产生错移；当剖分面经过坎合处理后，界面抗错移能力大大提高，机架在最大工作载荷下依然能够保持很好的完整性。 关键词：预应力 坎合梁 坎合系数 中文分类号：TU378
0 前言 在20世纪70年代中后期，瑞典ASEA公司、前苏联和我国相继开展了钢丝或钢带缠绕预应力结构的研究。钢丝缠绕预应力结构就是用高强度钢丝将上下梁和立柱缠绕、预紧，构成液压机的承载框架。上世纪90年代利用钢丝缠绕预应力技术我国还自行设计制造了50 MN至400 MN板式换热器液压机130余台。至今全国各种钢丝缠绕材料成形压机投放市场共达1 000台套左右。 在重型模锻液压机上，上下梁重量大、体积大，整体制造需要很强的铸锻能力，且质量风险大，成本高，在运输、吊装方面的难度也不可忽视。为此清华大学机械系在设计350 MN航空涡轮盘模锻液压机和360 MN钢管垂直挤压机时，都对上下梁进行了剖分，采用预应力坎合梁的形式。 图1 钢丝预应力坎合机架 钢丝缠绕预应力坎合梁机架是在原有缠绕结构的基础上演变出来的一种新式结构。它是运用预应力坎合连接的新技术，将超大、超重且难于制造加工的上下梁分为4块，以降低其加工、制造、运输等难度。例如：350 MN压机1：10模型结构如图1所示，将半圆梁分成1、2、3、4四块，1、2、3组成拱形梁，4则为小半圆梁。 1 坎合梁承载原理分析 坎合梁是基于预应力坎合连接的原理的一种新型结构梁。预应力坎合连接就是用预应力场将经过坎合处理后的剖分间组合成具有承载能力的整体件。 预应力坎合连接具有较强的抗错移能力，其本质上是通过多峰结构的互相嵌入来实现的。小尺度之多峰结构的嵌入抗错移能力很有限，在机械设计中运用较少，这种情况即普通机加工表面的自然摩擦(简称自然摩擦)。大尺度多峰的嵌入，即机械抗剪结构能够产生较大的抗错移抗剪能力，但容易产生应力集中，在疲劳载荷下容易形成裂纹，造成破坏[1]。
坎合梁机架和普通的预紧机架一样需要承受两种力学状态：预紧状态、合成状态。在预紧状态下，坎合面沿切线方向的压力F很大(图2)，坎合面不会产生错动；在合成状态下，随着工作载荷的不断加大，坎合面沿切线方向的压应力F逐渐变小，坎合面较容易发生错动。要使梁在承载时保持其完整性就需要有在界面有足够的抗错移能力。 提高抗错移能力可通过增大界面间正压力或提高界面抗剪系数(即界面最大抗错移力和界面正压力的比值)达到。正压力随着钢丝预紧力的增大而增大，但过大的预紧力，会造成机架在预紧状态下产生破坏和制造成本的提高，在工程实际中预紧系数一般选取在1～2范围内。靠正压力的增大来提高抗错移能力范围有限，还须提高界面的抗剪系数。 图2 坎合梁坎合界面切向压应力示意图 抗剪系数在只用自然摩擦抗错移时是摩擦系数，在使用坎合连接时则是坎合系数。自然摩擦系数/PFμ=；坎合连接的坎合系数/PFλ=。其中，P为界面最大抗错移力，F 为界面正压力。自然摩
擦系数对于普通钢材在一般在0.2以下，提高很困难，需要较为苛刻的条件；坎合系数则可以通过改变坎合界面的表面结构达到0.8，甚至更大，用坎合
连接的方法方法，可使坎合梁的抗错移能力得到很大的提高，以满足坎合梁在承载时的完整性。
2 坎合梁机架的有限元建模 钢丝缠绕机架存在三种力学状态：预紧状态、工作状态、合成状态，只有两个独立状态。 本文采用Patran/Marc对350 MN模锻液压机1：10模型坎合梁机架的预紧状态和合成状态进行分
析，研究预紧系数、坎合系数以及偏载对坎合梁整体性的影响。 2.1 几何建模 钢丝缠绕机架具有几何对称性，在研究中心载荷的影响时，可采用1/4模型进行分析；在研究左右偏载时，载荷在左右方向不对称，可采用1/2模型进行分析，如图3所示。由于坎合系数和摩擦系
数都为抗错移力与正压力的比值，在本有限元计算中不考虑坎合系数与摩擦系数原理的差别，都用摩擦系数代替坎合系数进行分析。分析中，梁和柱以及梁的剖分界面都设置为不穿透接触，可以模拟机架在加载时的错移情况。
图3 钢丝缠绕机架的1/2模型 2.2 预紧状态边界条件 模型中假设所有钢丝均匀受拉，则预紧状态钢丝所受拉应力为682 MPa，预紧总吨位应为4.5 MN。 在模型中将所有钢丝简化成一条钢带，采用对钢带进行降温冷缩的方法，得到预紧力。即让钢带从一个较高温度降至设定的较低温度，调整钢丝材料的热膨胀系数，得到需要的预紧力。文中设置钢丝从100 ℃降至0 ℃，调整钢丝的热膨胀系数，最
后得到设计的预紧力。 2.3 合成状态边界条件 合成状态就是在预紧机架（包括钢带）的上下半圆梁上沿垂直方向进行加载。采用均匀压力加载，如图4所示，使得加载载荷达到所需吨位,考虑到压
机存在一定超载功能，文中加载最大载荷为4.08 MN，相当于超载17%。
图4 合成状态均匀压力加载示意图 3 有限元结果分析 3.1 预紧状态 通过降温处理使得钢丝在沿立柱方向上产生了681 MPa的拉应力，此时总预紧力为4.5 MN。 在同样的条件下，将梁的剖分面的坎合系数从0.05变化至1.5，对预紧状态的影响不大。 以坎合梁圆心建立柱坐标，观察坎合梁沿切线方向的压应力。如图5所示坎合梁坎合面切线方向的压应力平均值为61.8 MPa。
图5 切向压应力云图 同样在该坐标下，观察坎合梁沿径向的位移变化。如图6所示坎合梁坎合面处没有发生错动，这表明在预紧状态下能够很好地保持良好的整体性。
图6 径向位移云图 3.2 合成状态 合成状态下，坎合面之间沿切线方向的压应力随着加载载荷的加大呈线性逐渐减小，如图7所示，这和机架工作在弹性状态下情况相符。当工作载荷加载至4.08 MN时，坎合梁沿切线方向的平压应力降至17.4 MPa。 050100150200250300350400010203040506070坎合面切线方向压应力(MPa)加载载荷（t） 坎合面切线方向的压力与加载载荷的关系 图7 坎合面切线方向压应力随载荷的关系 由于切线方向压应力会随载荷的增大而减小，所以在合成状态下加载载荷以及坎合系数对坎合梁的整体性有较大影响。 3.2.1 中心载荷大小的影响 050100150200250300350400-0.0050.0000.0050.0100.0150.020位移量(mm)加载载荷(t) 加载载荷对错移量的影响 图8 坎合界面的错移量值 图9 坎合界面在不同载荷下径向错移云图 抗剪系数为0.2，预紧力为4.5 MN时，中心载荷从0.81 MN加至4.08 MN，坎合梁坎合面的径向位移差变化如图8、9所示。从图9中可以发现，加载载荷在1.63 MN以前，坎合面基本没有错移，加载到2.44 MN时，坎合面开始产生错移，且载荷越大，错移量也越大。这说明抗剪系数为0.2的情况下，坎合梁不能在最大工作载荷作用下保持完整性。 3.2.2 偏载大小的影响 抗剪系数为0.2，预紧力为4.5 MN时，偏心载荷的偏心距为12 mm，载荷从0.81 MN加至4.08 MN，坎合梁坎合面的径向位移变化如图10所示。 同样可以看出，当偏心载荷加载至2.44 MN时，坎合面开始出现错移。
050100150200250300350400-0.0050.0000.0050.0100.0150.020
位移(mm)
加载载荷(t)
左坎合面错移与加载载荷关系 右坎合面位移与加载载荷关系
图10 偏心载荷下坎合界面的错移量值 通过以上可知如果剖分面不进行坎合处理，只靠自然摩擦系数（通常小于0.2）是不能满足压机承受最大载荷完整性要求的。 3.2.3 坎合系数的影响 对坎合面进行坎合处理后，其抗剪系数会有所增大，一般可以达到0.6以上，甚至大于1。为此，在分析时可以考虑抗剪系数从小到大增加对坎合梁整体性的影响。 在中心载荷的作用下，当载荷加载至4.08 MN时，坎合系数从0.05增至1.5时，坎合梁在径向上的位移如图11、12所示。从图12中可以看出，随着坎合系数的增大，坎合面的错移逐渐减小，当坎合系数增大到0.6时，基本上可以认为没有发生错移，坎合梁能够保持很好的完整性。 0.00.20.40.60.81.01.21.41.60.0000.0050.0100.0150.020错移量(mm)摩擦系数 错移量和摩擦系数关系 图11 中心载荷下坎合系数的影响 图12 坎合界面在不同坎合系数下径向错移云图 同样在偏心载荷的作用下，当载荷加载至4.08 MN时，坎合系数从0.05增至1.5，坎合梁在径向上的位移如图13所示。也发现当坎合系数增大到0.6时，坎合界面不发生错移，坎合面保持很好的完整性。 从以上分析结果可知，在抗剪系数为0.2时（即普通意义上的摩擦系数），不能满足机架在合成状态的完整性要求，会发生错动；但当抗错移系数增大到0.6时（即坎合系数），预紧系数仍然保持1.5，超载17%，机架在承受最大工作载荷时能很好的保持其完整性。 0.00.20.40.60.81.01.21.41.6-0.0020.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.018
错移量（mm）
摩擦系数 左坎合面错移量
右坎合面错移量
图13 偏载时坎合系数的影响 4 机架模型的试验分析 按照350 MN涡轮盘模锻液压机1：10尺寸加工出的机架模型如图14所示，其预紧系数为1.5，最大工作载荷为3.5 MN。试验对在剖分面采用坎合处理和未采用坎合处理的两种情况下加载时的完整性。
图14 几家模型的实体照片 4.1 未进行坎合处理试验分析 在剖分界面面没有进行坎合处理，在受载过程中，剖分界面只靠自然摩擦力保持其完整性，摩擦系数一般都低于0.2。 预紧后在坎合连接面侧面处均匀涂上油漆。当加载至1.98 MN时，坎合表面油漆产生沿剖分面的
贯通裂纹，并有一定的错移，如图15所示。
图15 自然摩擦连接界面加载后错移图