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球墨铸铁井盖的结构优化研究

作者: 球墨铸铁井盖 发布时间:2020-04-16 17:05   浏览次数:

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  检查井盖作为基础设置中的重要部分,不仅对于地下管网的维修发挥着重要作用,而且对于车辆以及行人的安全同样发挥着重要作用,早期的各类检查井盖主要以钢筋混凝土井盖为主,但是由于钢筋混凝土本身的特性,在使用过程中耐久性较差,很容易发生老化以及断裂,进而影响到道路安全,随着新型材料的出现,球墨铸铁井盖逐渐代替了早期的钢筋混凝土井盖,这种材料有较好的力学性质,应用范围较广,但是却容易被不法分子偷盗,由此引发了一系列的社会问题,因而需要对原有的球墨铸铁井盖结构进行优化设计,进一步提高球墨铸铁井盖的实用性以及经济性。

球墨铸铁井盖

  1.D710×75单层污水井盖研究分析

  根据城市污水井盖设计要求结合球墨铸铁的材料性能,通过有限元分析方法对球墨铸铁检查井盖的结构进行了优化,D710×75单层污水井盖为圆形,外径为710mm,内径为662mm,厚度为75mm,连接处螺栓直径为60mm,井盖安装过程中采用210KN外力持续30s,不会出现破损。优化后的球墨铸铁检查井盖中有弹簧锁臂、嵌入式胶条、装配链接等,此外在检查井盖上方设置有条纹,具有一定的防滑效果。具体的组成分析如下:

  1.1嵌入式胶条

  在原有的检查井盖中加入了嵌入式胶条,使得检查井的框架与井盖之间配合深度增加,相应的井盖的紧密型加强,进而可避免胶条的脱落,同时避免了检查井盖直接压在检查井框架上,这样的设计可减少井盖的震动次数,同时可以避免井盖与框架撞击发出的噪音。在城市污水管网中有着重要的应用价值。

  1.2装配链接

  优化设计完成的检查井盖装在了井座内,也就是使用M14×90螺栓与井座链接起来,然后使用M14螺母进一步锁紧,使得井盖与井座成为一个整体,避免了不法分子对井盖的偷盗行为,通过M14螺栓的连接作用,检查井盖可实现一定角度的转动,配套的设置有弹簧锁臂,也就是检查井盖在使用结束后可自行锁好,相对于早期的混凝土检查井盖,设计完成后的井盖可以发挥较好的防盗功能,保证了检查井盖的完整性。

  1.3弹簧锁臂

  优化设计后的检查井盖采用三点式弹簧锁臂,在关闭井盖过程中,借助于弹簧的弹力作用,此时弹簧臂上的三个挤压斜面会与井框上三个凹槽斜面紧紧的依靠在一起。使得井盖处于自动锁定状态,最大程度的避免了井盖在冲击外力作用下产生的震动、位移变化、挤压跳动以及噪音污染等问题,相应的由于井盖震动、位置变化等造成的城市道路病害问题也得到了缓解。

  1.4防滑纹理

  在井盖上设置条纹,一方面可以增加检查井盖的美观,同时还能发挥防滑的作用,进而与实际的道路之间形成协调统一。井盖上的条纹突出高度可以参照《铸铁检查井盖》(CJT3012-1993)中的相关内容合理的确定。

  1.5其它辅助配件

  除了上述的相关设计优化外,对应的井盖配件也需要进行调整,其他辅助配件主要包括盖面、井座、防盗螺栓、链条、插销螺栓、小插销以及橡胶圈等。

  在优化设计完成后可以根据设计要求对其进行生产制造。

  2.结构优化后的铸铁检查井盖相关性能分析

  在结构优化设计完成后,综合技术性要求以及经济性要求,采用的球墨铸铁型号为QT500-7铸态球墨铸铁,将该材料应用于检查井盖,可充分的发挥材料的高强度、良好韧性、耐疲劳、耐腐蚀的优势,同时球墨铸铁的重量较轻,对于运输和施工都极为有利,经过定量分析,相同规格的灰铸铁井盖重量比球墨铸井盖的重量重40.0%—50.0%,在强度方面,球墨铸铁的强度同样提高了40.0%—50.0%。

  王一峰等学者对灰铸铁物理性质与球墨铸铁物理性质进行了比较,早期采用的灰铸铁抗拉强度为15N/mm2、延伸率为0、极限荷载为69KN、硬度为186,而球墨铸铁的抗拉强度为500N/ mm2、延伸率为7.0%、极限荷载为210KN、硬度为200,在材料的物理性质方面,球墨铸铁相对于灰铸铁存在着较大的优势。在化学性质方面,两种材料均含有碳元素、硅元素、硫元素、磷元素、锰元素等,但是在不同化学元素的含量方面,球墨铸铁与灰铸铁之间存在着差异性。

  3.实际应用分析

  比如福建省的市政道路、通信管网、电力管网、自来水管网、小区地下管网以及学校地下管网在检查井设置中早期采用的均是灰铸铁检查井盖,在应用过程中,一些隐蔽部位的检查井盖接二连三的出现丢失现象,同时在市政道路上的检查井周边也存在着不同的道路病害,部分破损的污水井不仅有恶臭的气味发出,在部分检查井被盗的位置还出现了一定的安全事故,严重的影响到正常的管理秩序。

  结构优化设计后的球墨铸铁检查井盖因为具有较大的优势,福建省便将部分污水井盖换成了球墨铸铁检查井盖,将出现路面病害的部分进行了重新维修处理,严格按照球墨铸铁检查井盖设计要求结合施工要求完成了井盖的安装,在运行了一年之后,所有安装完成的球墨铸铁检查井盖没有出现任何病害,检查井周边的道路质量良好,与此同时,也没有出现井盖丢失问题,城市的环境问题以及安全管理问题均得到了明显改善,早期车辆碾压井盖出现的噪音问题消失了,在后期市政工程建设中污水管网检修井盖以及其它井盖方面均采用优化设计后的球墨铸铁井盖,得到了社会的一致认可。

球墨铸铁井盖

  检查井盖在城市建设中较为常见,早期钢筋混凝土井盖因为各种原因逐渐减少,新型球墨铸铁因为具有管材强度高、韧性好、承载力大等优势,在城市检查井盖设计中得到了重要应用,本文根据常规检查井存在的不足,对其结构优化设计进行研究,优化设计完成后的球墨铸铁井盖具有较好的应用价值,在实际的应用中得到了认可。新的检查井盖采用的材料可以满足井盖的技术参数要求,有较好的耐腐蚀、耐疲劳的性质,同时强度较高,承载力大,延伸了使用范围,减少了井盖震动产生的噪音问题。

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