異型箱

異型箱

近年來,隨著流通渠道和市場銷售形式的變化,湧現出了一批結構新穎的非標準瓦楞紙箱(也就是我們所說的異型紙箱),並且伴隨著每一種新結構的誕生,幾乎都有一套與之 相對應的全自動包裝系統或包裝設備問世,極大地豐富了紙箱的套用市場。

製作工藝

異型紙箱的結構型式新型非標準紙箱主要包括包卷式紙箱、分離式紙箱、三角柱型紙箱和大型紙箱、瓦楞紙托箱、瓦楞展示架等。 包卷式紙箱 包卷式瓦楞紙箱與 0210型箱有些相似,其差別在於:0210箱楞向平行於箱坯紙板寬,而包卷式紙箱楞向平行於紙板長;0210箱接頭連線在主箱面,而包卷式紙箱卻連線在側箱面;0210箱內外搖蓋壓痕線在一條直線上,而包卷式箱則不同。 在使用上,它不像0210型紙箱那樣,在紙箱廠完成制箱的整個過程,到用戶廠後再把內容物填入箱中,而是僅僅將模切好的紙箱坯交給包裝用戶,由用戶使用自動包裝機放上內裝物後再將其包捲成箱。

分類

與標準箱相比,包卷式紙箱的特點是用材較少,紙箱與內裝物緊緊相貼,可以實現高速自動化。

分離式紙箱

分離式紙箱在流通過程中可以一分為二或更多,主要解決大批量生產和小批量銷售間的矛盾。分離式紙箱可以在傳統的標準箱型的基礎上採用各種輔料對小箱型加以組合,也可以採用全新的成型方法。新型的分離式紙箱一般採用H型中隔板與包卷式紙箱相結合的方式,有N型和F型包卷式紙箱二種。其中F型更受歡迎,主要用於塑膠瓶裝香波和護髮素,以及玻璃瓶裝調味品的外包裝。F型包卷式紙箱可以將原來20瓶裝箱分解為兩個10瓶裝箱,包裝的抗壓強度也提高了,包裝材料的成本得到降低,並且具有良好的促銷功能。

三角柱型紙箱

三角柱型瓦楞紙箱是箱體與角襯一頁成型,瓦楞紙箱的四個角形成三角柱或直角柱結構,從而使抗壓強度提高20%~50%。三角柱型紙箱有托盤和密封型兩類,並有多種箱型可供選擇。與一般瓦楞紙箱相比,三角柱型瓦楞紙箱在標準狀態下,抗壓強度可提高20%~30%,高濕狀態下提高40%~60%;箱體不會發生凸鼓現象,在潮濕狀態下尤其明顯;從結構上看,角隅部分比較堅固,所以跌落衝擊與振動時,內裝物破損率極低;施加負荷時,紙箱變形穩定,不易引起堆垛坍塌。此外,托盤型三角柱瓦楞紙箱的銷售陳列性好。 瓦楞紙板展示架瓦楞紙板展示架是一種集存儲保護及展示功能為一體的貨架包裝,它能夠起到最有效的商品展示效果,是當前紙箱附加值較高的產品。

架空異型箱涵在某電廠循環水系統中套用

某電廠位於潮汕地區某鎮龍頭山西側,規劃總裝機容量為6×1000MW國產超超臨界燃煤發電機組,一期工程規劃建設4×1000MW國產超超臨界燃煤發電機組。機組冷凝採用海水直流循環系統,開敞式明渠取排水。因設計採用爐後海水脫硫工藝和廠區總平的最佳化布置,排水明渠與引水明渠相互交叉,排水口位於龍頭山西側。在電廠征地及建設過程中,經常會與當地村民因為經濟糾紛而產生矛盾,影響工程建設進度。並且龍頭山為當地的宗教場所,為了減少與當地村民的摩擦,電廠業主方提出排水口不能直衝龍頭山。

設計方案最佳化

設計採用兩種方案,方案1:爐後排水明渠通過排水箱涵上跨引水明渠,後排入護岸外側排水明渠排放,箱涵中心軸線垂直於引水明渠軸線。方案2:爐後排水明渠通過排水箱涵上跨引水明渠後直接排放,箱涵中心軸線與引水明渠軸線成38°斜角。

分別對方案1和方案2進行概算比較,方案2比方案1可節約投資約200萬,方案2排水工藝更加合理,並且方案1占用較多的海域面積,容易引起排水口附近的泥沙淤積。最終設計選用方案2,考慮引水明渠工藝要求,明渠中儘量減少支墩,且支墩平行於明渠中心軸線,以免影響水流流態,缺點是排水箱涵結構斷面形式較為複雜。

異型箱涵設計

跨中的排水箱涵為3孔現澆鋼筋砼結構,單孔淨空4×2.5m,淨跨9m,結構呈銳角為380的菱形結構。橋樑中的斜板多為二維計算方法,而架空異型箱涵較斜板則為複雜的三維結構,箱涵空間效應明顯,易產生應力集中和扭曲,結構受力變形後會進行空間應力應變重分布,其結構計算既不能沿斷面方向作平面框架簡化,又不能在平面方向按單(雙)向板計算頂板和底板的受力,因此對架空異型箱涵採用ANSYS進行了整體有限元計算分析。計算內容包括箱涵在自重、水、土、溫度等荷載作用的應力、應變、內力、變形等,架空異型箱涵在低潮位完全裸露時為其最不利工況,箱涵兩端與支墩假定為簡支。

①計算需要考慮如下荷載:

異型箱 異型箱
異型箱 異型箱

結構自重按2500kg/m³計算,荷載分項係數取1.2;按箱涵內滿水無壓流計算水壓力,即水壓力僅對側牆和底板起作用;水壓力按計算,;水壓力分項係數取1.27。根據工藝資料,箱涵內外溫差按12℃考慮,溫度作用分項係數取1.1;頂部活荷載按1.0kPa計算(低潮位時箱涵露出水面),活荷載分項取1.4。

②箱涵有限元模型

採用ANSYS空間六面體20節點等參單元(熱分析時採用thermalsolid 90單元,結構分析時採用structural solid 95單元)對整體結構進行格線剖分,有限元模型全部剖成六面體單元,以提高精度;單元的長厚比最大值控制在2以內,單元剖分能反映構築物的輪廓形狀、荷載分布等情況。

③熱固耦合後的位移計算分析

對箱涵施加水壓力、自重等荷載,同時耦合溫度作用。計算結果表明,箱涵銳角處出現了較大的翹曲位移,最大翹曲位移為6.81mm,主要由溫漲變形引起。

④熱固耦合後的主拉應力計算分析

頂板主拉應力雲圖表明,在頂板上部鈍角處、隔牆上部、以隔牆為支撐的頂板跨中等部位均出現了較大的主拉應力區,並且跨中彎矩向鈍角方向靠攏。隔牆上部、頂板跨中等部位的主拉應力方向基本為垂直隔牆、側牆方向,僅在靠近端部部位出現漸變,至端部邊沿,主拉應力方向漸變為與端部平行。

底板主拉應力雲圖表明,隔牆下部、隔牆之間的支座附近等部位存在較大的主拉應力,主拉應力方向基本為垂直支座方向,僅在隔牆下部出現向垂直隔牆方向偏轉的趨勢。

根據DL/T 5057-1966水工混凝土結構設計規範的規定,非桿件體系鋼筋混凝土的配筋可由彈性應力圖形確定,因此異型箱涵配筋須先計算結構的彈性應力反應。鑒於工程的實際配筋情況,出於提高安全等級的考慮,對配筋面積計算公式進行了修正,按混凝土不承擔截面拉力的原則進行設計。並加強鈍角區域和箱涵支撐區域配筋,以抵抗較大的應力變形。

考慮到地處8度的地震區,對箱涵支撐處參考公路橋樑支座設計,設計了橡膠支座,消減上下部結構所受的動力作用,以緩衝地震力。

結束語

(1) 循環水取排水系統占電廠土建投資均比較高,取排水方案設計最佳化即可以為電廠節約較大的投資費用,也可以減少對當地環境的影響。(2) 對於異型架空箱涵結構計算採用傳統的計算方法容易導致偏保守或局部失穩,沒有較好的考慮異型箱涵空間效應和變形協調的影響,採用有限元整體分析作為設計參考,結合傳統的靜力學計算方法為工程提供適合的安全余度。也為日後其他工程解決類似問題提供較好的例證。該工程已經施工完成並投入運行,經過現場觀測,符合設計方案預期功能。

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