預力階段預力可靠性實驗方法、步驟

本實驗之方法、步驟的方式，采取以加速度計作為感測器，搭配以鋼質沖擊錘作為驅動器之轉換器組合，并且選擇移動沖擊錘固定加速度計作為擷取振動訊號之方式，對高強度螺栓接合結構進行模態(tài)分析與簡諧分析。實驗方法步驟如下：

（1）將三種不等長雙平板搭接之單高強度螺栓接合結構長度分別定義為12、15及18個敲擊點，三種形式之高強度螺栓接合結構沖擊實驗之敲擊點及量測點示意。

（2）將高強度螺栓接合結構試體以尼龍繩懸掛于橫桿上，使成自由梁結構。將加速度計（PCB352A10）以蜂膠黏貼于各個高強度螺栓接合結構第一點上作為感器，以鋼質沖擊錘作為驅動器。

（3）將沖擊錘（PCBSN10052）與加速度計以導線接于頻譜分析儀之輸入模組。

（4）在PC螢幕調整輸入畫面，依實驗設計設定訊號輸入模式，頻寬設定5000Hz，平均計算次數(shù)為3次，對于沖擊錘所選擇之加權函數(shù)為暫態(tài)加權函數(shù)，而加速度計所選擇之加權函數(shù)為指數(shù)加權函數(shù)。不等長雙平板搭接之單高強度螺栓接合結構敲擊點及量測點5.以鋼質沖擊錘于厚度方向（Z方向）施加點力于高強度螺栓接合結構各個敲擊點上，激振結構。

（5）利用頻譜分析儀對輸入之訊號作快速傅立葉轉換所測得之頻率響應函數(shù)，再以單自由度法（SDOF）作曲線嵌合，而得結構之自然頻率、阻尼比及模態(tài)振型。

將高強度螺栓接合結構試體吊掛于橫桿上，使成自由梁結構。儀器部份，采用另一組頻譜分析儀（SIGLAB）搭配沖擊錘與加速度計。選擇外力型式為點力型沖擊力，以鋼質沖擊錘為驅動器、加速度計為感測器；量測方式則選擇移動沖擊錘、固定加速度計方式。

沖擊錘、加速度計、頻譜分析儀等以專用導線連接，組成實驗架構。實驗所使用之實驗儀器及型號（雙頻道頻譜、型號：SIGLA；沖擊錘、型號：PCBSN10；加速度、型號：PCB352；曲線嵌合、型號：ME；）。三種不等長雙平板搭接之單螺栓接合結構實驗架構圖1、實驗設備架構概念。

進行前處理計算本研究在“箱梁節(jié)塊的斷面計算”及“預力鋼腱配置的坐標計算”采用web-based application概念，提供使用者在網(wǎng)際網(wǎng)路上操作，并將計算成果儲存于伺服端資料庫。

預力階段前處理計算的便利性

web-based application可跨平臺，任何操作系統(tǒng)只要能打開瀏覽器都能實時使用，不需要公司的IT人員維護每一臺PC上的軟件，可節(jié)省IT人員的時間以及維護成本，任何地點、任何時間都可以輕松操作，使用接口學習容易，資料集中管理。本研究將前處理資料計算建置在主從式網(wǎng)頁架構的客戶端，將計算所得資料寫入伺服端的資料庫，讓不同使用者可以在網(wǎng)際網(wǎng)路上操作箱梁斷面及預力鋼腱配置等計算，其計算所得資料藉由已制定的資料庫格式分別儲存于資料表，以達成web-based application的便利性及資料處理的一致性。

此做法與工程師在自己的PC上計算及儲存資料等作業(yè)方式大大不同，傳統(tǒng)作業(yè)方式的計算成果的質量必須由工程師經(jīng)驗累積及細心程度決定，且計算成果是分散的資料，較難達到資料處理的一致性。如web-based application設在公司內部intranet的Server端，可提供給公司同仁使用，也能兼具教育訓練的功能，新進同仁只要知道簡單的輸入值代表的意義就能上手，資深同仁如有更好的想法，想擴充功能，也可不斷精進web-based application的應用范圍。

預力階段資料保存的完整性

資料管理技術已從早先人工管理、文件系統(tǒng)管理等階段，演進到現(xiàn)在的資料庫管理系統(tǒng)。資料庫是集中、統(tǒng)一的儲存、管理資料系統(tǒng)，這個系統(tǒng)會規(guī)定資料之間的關聯(lián)，可減少資料的重復性，避免同一時間對同一筆資料的更改及資料儲存的唯一性。本研究的web-based application在計算所得箱梁斷面及鋼腱配置等3D空間坐標信息，皆儲存于資料庫，該資料庫在后續(xù)2D、3D繪圖應用及結構分析的前處理上，對預力計算作業(yè)的質量及效能有很大的提升。對不同的使用者可設定不同的管理權限，如結構分析的用戶可新增及修改資料庫內容，而繪圖的使用者僅能閱讀資料庫內容。

預力階段自動化繪圖系統(tǒng)的制作與整合

研究將商用繪圖軟件（AutoCAD）與箱梁斷面及鋼腱配置等3D空間坐標資料庫整合，提供了自動化繪制“橋梁剖面圖”及建立“預力鋼腱配置3D空間模型”等功能。繪圖是一件瑣碎繁重的工作，因為工程師要熟知繪圖功能的種種技巧，如像素指令line、circle、3Dface及編輯指令zoom、trim、extend等，且需以飛快的速度操控輸入工具（如滑鼠、數(shù)位板），大量且重復使用繪圖指令，才能迅速完成圖面及符合工作上的要求，在此種緊繃的繪圖狀態(tài)下，工程師很容易工作疲勞而出錯，且除了自己小心檢視外，并無Double check機制。基于簡化繪圖程序及提升繪圖效率，AutoCAD因此發(fā)展AutoCAD VBA整合開發(fā)環(huán)境，藉由撰寫宏程序，將繪圖指令所需的尺寸及參數(shù)由連結資料庫取得該等參數(shù)，即可完成自動化繪圖，此為參數(shù)化繪圖的概念，且由于個人計算機近年來硬體效能顯著提升，促使商用繪圖軟件AutoCAD參數(shù)化3D繪圖功能更強化。以AutoCAD內建了整合開發(fā)環(huán)境VBA，整合箱梁斷面及鋼腱配置等在3D空間坐標資料庫及參數(shù)化繪圖技術，自動化繪制“橋梁剖面圖”及建立“預力鋼腱配置3D空間模型”，尤其在預力鋼腱配置的3D空間模型的計算精度以實際尺寸每10厘米（考量硬件效能及用戶可接受程度所定的值）取一點計算，這在傳統(tǒng)人工繪圖上是無可比擬的。

本系統(tǒng)從預力計算流程自動化的角度出發(fā)，其自動化內容可分為五個部份：

預力階段前處理資料建立資料庫

在網(wǎng)頁上記錄施工單元的基本資料、計算箱梁斷面及配置鋼腱坐標，并將所有計算得出的資料建立資料庫分別存放基本資料表、箱梁斷面資料表及鋼腱坐標資料表。

預力階段鋼腱位置3D模型建立

傳統(tǒng)鋼腱配置僅能藉由X-Y、X-Z平面坐標檢核鋼腱配置是否正確，本研究系將三維空間坐標利用繪圖軟件（AutoCAD）提供的3D繪圖指令自動匯入AutoCAD模型空間，用戶可以迅速藉由3D鋼腱配置模型檢核其配置位置是否正確。

預力階段產(chǎn)生ABI預力分析輸入檔

工程師在完成預力鋼腱配置后，可在Excel進行預力分析施工步驟排程，即針對現(xiàn)場施工步驟的模擬，每一混凝土節(jié)塊施筑分為三個步驟，移動工作車至定位、組模及澆置混凝土，混凝土養(yǎng)護完成后施拉預力鋼腱。工程師安排好施工步驟，輔以撰寫宏程序產(chǎn)生ABI預力分析輸入檔。

預力階段預力計算后處理資料分析

由ABI預力分析程序輸出結果，檢核鋼腱預力是否符合設計值、混凝土應力是否符合規(guī)范規(guī)定。

預力階段產(chǎn)生預力鋼腱配置施工圖

確認鋼腱配置皆符合設計值后，可直接在繪圖軟件（AutoCAD）直接產(chǎn)生每一混凝土節(jié)塊鋼腱配置剖面圖，并可讀取3D鋼腱坐標資料，自動在Excel電子表格制作鋼腱配置坐標表。

（1）模態(tài)分析結果，三種不同長度之高強度螺栓接合結構在三種不同鎖緊預力下之模態(tài)自然頻率，隨高強度螺栓鎖緊預力增加而增加之線性變化趨勢，且頻率愈高愈明顯。

（2）簡諧響應分析結果，三種不同長度之高強度螺栓接合結構在三種不同鎖緊預力下之皆能得合理之頻率響應值，皆能明顯反應高強度螺栓接合結構的特性。

（3）在阻尼比方面，結構之阻尼比在20%與100%鎖緊之狀態(tài)下，除Typea外，大體也隨著鎖緊預力增加而減少，呈現(xiàn)阻尼比隨高強度螺栓接點剛性增加而減少之現(xiàn)象，因此，量測高強度螺栓接合結構之阻尼比也可作為衡量有無正常鎖緊之參考指標。

（4）在檢驗量測方面，目前只進行螺栓接合結構之系統(tǒng)分析而得自然頻率、阻尼比與模態(tài)振型特性，未來可嘗試進行訊號分析，亦即利用檢驗錘敲擊法檢測螺栓鎖緊程度的響應測試，求取聲音響應與振動響應特性。

（5）在量測點方面，進行螺栓接合結構系統(tǒng)響應量測時，可進一步以探索接近螺栓接點之動態(tài)特性。另一方面也考慮直接量測螺栓（螺帽）之響應，如此可直接偵測螺栓鎖緊預力下之響應特性。

（6）在檢驗量測應用方面，未來可嘗試進行敲擊回音法實驗模態(tài)分析，以建立一個量化方法來驗證“敲擊回音法檢定鋼結構摩擦接合品質”方法之有效性、可信賴性，彌補檢驗錘敲擊法無法定量化的缺點。 2100433B

預干燥階段簡介

20世紀90年代以前，國內分子篩預干燥采用的是轉鼓干燥，這種干燥機由于自身結構的原因，無法達到預期的干燥要求，相當一部分干燥過程必須由焙燒爐來完成，造成焙燒爐長度增加，有時還會因前段工藝波動造成焙燒時間不足，從而影響到產(chǎn)品質量。分子篩預干燥技術的滯后，已成為國內分子篩產(chǎn)品質量提高的瓶頸。

預干燥階段原理

旋轉閃蒸干燥是以空氣為熱載體，熱空氣與濕物料直接接觸進行對流傳熱的一種干燥方式。其可選擇的操作彈性較寬，熱空氣入風溫度可以從150℃到1000℃以上（具體根據(jù)設備本體材質的耐溫性能和被干燥物料的熱敏性要求而定）；空氣加熱方式的選擇主要是根據(jù)被干燥物料對空氣質量和溫度的要求而定的，目前較為普遍采用的空氣加熱方式有：電加熱、蒸汽換熱、燃料油或燃料氣直接加熱（即煙氣發(fā)生爐）、燃料油或燃料氣或燃煤間接加熱（使用換熱器）等。旋轉閃蒸干燥系統(tǒng)具有設備體積小、結構緊湊、占地面積小的特點，而且集干燥與破碎于一體，是一種應用前景非常好的干燥方式。

如圖1所示，旋轉閃蒸干燥器主機內的工作原理如下：需要被干燥的濕物料經(jīng)由加料設備從旋轉閃蒸干燥主機的頂部或側面中部送入干燥室內；熱空氣則從旋轉閃蒸干燥干燥主機的底部經(jīng)過一個特殊流道設計的環(huán)隙口進入干燥室內，受環(huán)隙口尺寸和形狀的影響，熱風在干燥室內形成一股高速螺旋的上升氣流；需要被干燥的濕物料在重力的作用下朝旋轉閃蒸干燥器的底部下落，與高速螺旋的上升熱氣流相接觸，同時，干燥室內的數(shù)組破料刀片高速旋轉，對較大、較濕的物料顆粒進行機械破碎；物料在干燥室內由于高速螺旋的熱氣流和高速旋轉的刀片的雙重作用而受到強烈的離心力、剪切力的作用，物料顆粒與顆粒、顆粒與容器內壁、顆粒與破料刀片之間不斷地進行碰撞和摩擦而被迅速微粒化；被粉碎后的物料傳熱面積大大增加，可以在很短的時間內與熱空氣之間完成熱交換，因此濕物料在干燥室內只需要很短的停留時間就能被干燥。旋轉閃蒸干燥器主機內一般都設有分級環(huán)，其作用是防止未被破碎和干燥的大顆粒物料隨上升氣流逸出干燥室，由于離心力的作用，已經(jīng)被破碎和干燥的細粉處于螺旋上升氣流的內圈，可以順利地從分級環(huán)中穿過而離開干燥室，大顆粒的物料則處于螺旋上升氣流的外圈，在上升過程中被分級環(huán)截留，然后在離心力和重力的作用下被甩向干燥器內壁又向干燥器底部回落，重新進行破碎和干燥。

預干燥階段旋轉閃蒸干燥機發(fā)展歷程

旋轉閃蒸干燥機是為了解決高粘性膏狀、糊狀以及濾餅狀物料的直接干燥問題而開發(fā)的產(chǎn)品。它是利用流態(tài)化原理,通過攪拌器的機械力和熱氣流的剪切、吹浮、旋轉湍動作用使沒有流動性的顆粒能像流體一樣呈現(xiàn)快速流動狀態(tài)，氣體一固體兩相流動時，相間發(fā)生高速傳熱和傳質現(xiàn)象，物料因此得到干燥。由于流態(tài)化技術很復雜，干燥操作條件（如氣速、溫度、壓力）差別大，物料性質（如粒度、粒度分布、重度等）各式各樣，因此，關于旋轉閃蒸干燥的流態(tài)化文獻很少，放大設計仍舊依靠實驗和經(jīng)驗。目前，需要閃蒸干燥的行業(yè)已達到十幾個，相應地，需要干燥的物料產(chǎn)量、質量、種類等也發(fā)生了很大變化，各種企業(yè)對設備的實際需求，也迫使旋轉閃蒸干燥技術進一步提高。

對于旋轉閃蒸干燥機來說，影響流態(tài)化質量的因素主要有五個：物料顆粒、氣流、熱風分布器、攪拌器、干燥室的形狀尺寸。后三個都是結構因素，因此，分析和改進結構是加強流化干燥的主要途徑。旋轉閃蒸干燥從最初投入市場開始，其主機的結構形式經(jīng)歷了三個階段的變化，從最初的直筒錐體結構形式變化到直筒平底的外形結構再變化到直筒倒錐體底。其使用性能也越來越理想，在熱氣流分布、物料干燥、破碎效果和物料在干燥器內壁的粘結情況等方面均有了較大程度的改善，因此旋轉閃蒸干燥技術的應用領域越來越廣泛。

預干燥階段工藝流程

其工作原理如下：需要被干燥的濕物料在加料器（3）內被機械攪拌初步破碎后，由螺旋輸送器（4）輸送到旋轉閃蒸干燥器主機（5）內；作為熱載體的空氣經(jīng)鼓風機（1）進入加熱器（2）加熱到所需溫度后，以一定的噴動速度進入旋轉閃蒸干燥器主機（5）底部的空氣分布器中，從分布器環(huán)隙口進入干燥室，對干燥室內的濕物料進行干燥。由于氣流和干燥室內高速旋轉刀片的聯(lián)合作用，物料在干燥室內受到離心力、剪切力和碰撞的影響而被微?；槐环鬯楹蟮奈锪蟼鳠崦娣e大大增加，在很短的時間內被熱空氣干燥，然后隨氣流進入旋風分離器中（6）內進行干品捕集；經(jīng)過旋風分離后的氣體中仍含有一定量的物料顆粒，再經(jīng)過布袋除塵器（7）的進一步氣固分離后由引風機（8）抽出排大氣。

我國分子篩預干燥技術還處于研究開發(fā)階段，近些年隨著國內大專院校和科研院所不斷進行的理論和工業(yè)應用研究，旋轉閃蒸干燥技術比以前有了較大幅度的進步，但是與國外先進水平相比還是有一定的差距，這些差距主要體現(xiàn)在工藝設計、自控設計、關鍵部件的專有技術和機械制造水平等多方面。

本系統(tǒng)從預力計算流程自動化的角度出發(fā)，其自動化內容可分為五個部份：

預力前處理資料建立資料庫

在網(wǎng)頁上記錄施工單元的基本資料、計算箱梁斷面及配置鋼腱坐標，并將所有計算得出的資料建立資料庫分別存放基本資料表、箱梁斷面資料表及鋼腱坐標資料表。

預力鋼腱位置3D模型建立

傳統(tǒng)鋼腱配置僅能藉由X-Y、X-Z平面坐標檢核鋼腱配置是否正確，本研究系將三維空間坐標利用繪圖軟件（AutoCAD）提供的3D繪圖指令自動匯入AutoCAD模型空間，用戶可以迅速藉由3D鋼腱配置模型檢核其配置位置是否正確。

預力產(chǎn)生ABI預力分析輸入檔

工程師在完成預力鋼腱配置后，可在Excel進行預力分析施工步驟排程，即針對現(xiàn)場施工步驟的模擬，每一混凝土節(jié)塊施筑分為三個步驟，移動工作車至定位、組模及澆置混凝土，混凝土養(yǎng)護完成后施拉預力鋼腱。工程師安排好施工步驟，輔以撰寫宏程序產(chǎn)生ABI預力分析輸入檔。

預力預力計算后處理資料分析

由ABI預力分析程序輸出結果，檢核鋼腱預力是否符合設計值、混凝土應力是否符合規(guī)范規(guī)定。

預力產(chǎn)生預力鋼腱配置施工圖

確認鋼腱配置皆符合設計值后，可直接在繪圖軟件（AutoCAD）直接產(chǎn)生每一混凝土節(jié)塊鋼腱配置剖面圖，并可讀取3D鋼腱坐標資料，自動在Excel電子表格制作鋼腱配置坐標表。

全預應力混凝土結構雖然有剛度大、抗疲勞、防滲漏等優(yōu)點，但也有一些嚴重缺點。由于結構構件的反拱過大，在恒載小、活載大、預加力大且在持續(xù)荷載長期作用下，梁的反拱不斷增大，導致混凝土在垂直于張拉方向產(chǎn)生裂縫，當預加力較大，會在構件中沿預應力筋的縱向及錨下產(chǎn)生一些裂縫。

部分預應力混凝土結構的出現(xiàn)是工程實踐的結果，它是介于全預應力混凝土結構和普通鋼筋混凝土結構之間的預應力混凝土結構。部分預應力混凝土結構在工程中不僅充分發(fā)揮預應力鋼筋的作用，而且利用了非預應力鋼筋的作用，從而節(jié)省了預應力鋼筋，并提高了結構的延性和反復荷載作用下結構的能量耗散能力。同時，它也促進了預應力混凝上結構設計思路的重大發(fā)展，使設計人員可以根據(jù)結構使用要求來選擇預應力度的高低，進行合理的結構設計。