基本信息
- 项目名称：
- 橡胶阻滑板与抛石基床摩擦系数特性分析
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 橡胶阻滑板的应用作为一项提高软土地基上码头和防波堤抗滑稳定性的新技术，具有很大的发展空间。但由于目前国内仅有一次应用，且此方面的研究成果十分有限，因此限制了这项技术在工程中的推广。本文对其工作机理、摩擦系数的影响因素和摩擦系数在其他工程中的设计值等问题进行初步分析探讨，从而发现了新规律，并由分析结果提出了一系列能够影响橡胶阻滑板工作性能的因素。
- 详细介绍：
- 本文利用长江口深水航道治理工程进行的橡胶板摩擦系数测试数据，先后完成了对橡胶阻滑板摩擦系数的概率分布类型、小范围（40-80kPa）竖向荷载对摩擦系数的影响，以及橡胶板摩擦系数特性的分析，最终得到了一系列结果。结果表明: 1.橡胶板摩擦系数在荷载为40kPa-80kPa范围内近似正态分布,其中均值取值范围0.8958≤μ≤0.9175（平均可取0.9081），方差取值范围0.0782≤σ≤0.1031(平均可取0.0833); 2.在40kPa-80kPa范围内摩擦系数不随竖向荷载的增加而减少。这一规律与混凝土底板与抛石基床的摩擦系数变化规律（随竖向荷载增大而减小）不同; 3、由于橡胶板变形后与抛石基床的咬合作用，橡胶板的摩擦系数会大于1。因此底部布设花纹的橡胶板摩擦系数高于相同条件下的其它同类样品； 4、采用与混凝土一起浇筑的方法所得到的样品的摩擦系数要高于直接粘接于混凝土底板的方法，并且能增大橡胶板的可靠性（减小变差系数）; 5、橡胶板的均值达到0.9，在有质量保证的前提下，工程设计值可取到0.8，并仍留有安全储备； 6、对比日本的研究成果，橡胶板可用于重力式码头等大荷载水工结构。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 重力式码头与防波堤抗滑稳定是此类建筑物安全的控制因素，此类建筑物底板与抛石基床之间的摩擦系数是验算抗滑稳定性的关键指标。采用橡胶阻滑板提高重力式码头与防波堤抗滑能力是一项新技术，这方面的研究成果十分有限。对橡胶板的摩擦系数特性进行分析，可以加强对橡胶板的认识，使其在今后的工程中得到广泛应用，并使其充分发挥抗滑能力，节约工程造价。
科学性、先进性及独特之处
- 完成了对橡胶阻滑板在40kPa-80kPa应力范围内的统计特性分析和研究，发现了新规律。并由分析结果提出了一系列能够影响橡胶阻滑板工作性能的因素。
应用价值和现实意义
- 1.在今后的设计过程中，根据本文给出的规律，结合现场测量或实验模拟得到的波浪力的数据，可以计算出建筑物抗滑的失效概率； 2.本文给出的摩擦系数影响因素对于工程中选用橡胶板具有导向作用； 3.对比于日本在这一领域的研究成果，简要探讨了我国在大荷载水工建筑物上应用橡胶板的可能性。
学术论文摘要
- 1.橡胶板摩擦系数在荷载为40kPa-80kPa范围内近似正态分布,其中均值取值范围0.8958≤μ≤0.9175（平均可取0.9081），方差取值范围0.0782≤σ≤0.1031(平均可取0.0833); 2.在40kPa-80kPa范围内摩擦系数不随竖向荷载的增加而减少。这一规律与混凝土底板与抛石基床的摩擦系数变化规律（随竖向荷载增大而减小）不同; 3、由于橡胶板变形后与抛石基床的咬合作用，橡胶板的摩擦系数会大于1。因此底部布设花纹的橡胶板摩擦系数高于相同条件下的其它同类样品； 4、采用与混凝土一起浇筑的方法所得到的样品的摩擦系数要高于直接粘接于混凝土底板的方法，并且能增大橡胶板的可靠性（减小变差系数）; 5、橡胶板的均值达到0.9，在有质量保证的前提下，工程设计值可取到0.8，并仍留有安全储备； 6、对比日本的研究成果，橡胶板可用于重力式码头等大荷载水工结构。
获奖情况
- 天津大学挑战杯竞赛特等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- 《橡胶阻滑板在我国水运工程中的首次应用》，谢善文，李炎保，《水运工程》2006年S2期。 《重力式钢结构底面与抛石基床顶面问摩擦系数的测定》 ，舒宁，李炎保，《中国港湾建设》2005年第2期。
同类课题研究水平概述
- 1．重力式码头和防波堤的抗滑稳定性 重力式码头和防波堤的抗滑稳定性是保证工程安全的重要指标。而沉箱底板与抛石基床的摩擦系数则是抗滑稳定性的关键指标。传统的混凝土和钢结构底板与抛石基床的摩擦系数分别为0.6和0.46。这就需要通过加大竖向荷载提供足够的水平摩擦力来保持抗滑稳定性。而对于软土地基，过大的荷载必然会导致地基的沉降。为防止沉降，在减小竖向荷载的同时保证摩擦力，人们采用了橡胶阻滑板，从而可将沉箱底面与抛石基床的摩擦系数提高到0.8以上。 2．国内外工程中橡胶阻滑板的应用现状 日本在20世纪70年代首先使用了橡胶阻滑板，目的主要是在减轻建筑物的自重的同时保持结构的抗滑稳定性。因此日本对橡胶板强度、老化特性、设计值等研究也较充分。 我国在于2004年在长江口深水航道治理工程中成功使用了这项工艺，用以解决超软地基上保证建筑物稳定的一个新方法。这也是国内唯一一次使用橡胶阻滑板的工程实例。目前为止，国内文献检索中也仅有《橡胶阻滑板在我国水运工程中的首次应用》一篇文章对此次橡胶板的应用进行了总结。阐明了橡胶板的设计情况，摩擦系数实验方法及主要实验结果，同时也介绍了橡胶板投入使用后的工作状况。 3．国内对橡胶阻滑板研究水平 《橡胶阻滑板在我国水运工程中的首次应用》一文中给出了全部合格检测样品共37块的摩擦系数统计特征值（平均值、变异系数、最小值），以及摩擦系数大于0．85和0．90样品所占比例等数据。但并没有对橡胶阻滑板摩擦系数统计特性的分析，也没有涉及橡胶板摩擦系数特性的分析。我国对橡胶阻滑板的研究仅处于起步阶段，并不像钢结构和混凝土结构那样有一套完整的标准体系。这也是限制橡胶阻滑板在水运工程中广泛应用的原因之一。
