材料工程案例分析课程PPT课件
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《工程材料实例》课件
铝合金材料
总结词
铝合金材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特 点，被广泛应用于航空、航天、建筑和汽车 等领域。
详细描述
铝合金材料密度低，质量轻，同时具有较高 的强度和刚度，能够替代部分钢铁材料用于 承受较大载荷的场合。铝合金还具有良好的 耐腐蚀性，不易生锈，使用寿命长。此外， 铝合金加工性能优良，易于进行切割、焊接 和弯曲等加工操作。
端产品的理想选择。
铜合金材料
总结词
铜合金材料具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和加工性能等特点，被广泛应用于电 气、电子、化工等领域。
详细描述
铜合金材料具有良好的导电性和导热性，能够满足电气和电子设备的需求。同时，铜合 金材料还具有良好的耐腐蚀性和加工性能，可以进行焊接、弯曲、切割等加工操作。在
化工领域，铜合金材料能够抵抗各种化学介质的腐蚀，保证设备的长期稳定运行。
陶瓷的优缺点
陶瓷具有高硬度、高耐磨性等优点， 但也存在脆性大、韧性差等缺点。
陶瓷的未来发展
随着科技的发展，陶瓷材料的复合化 、智能化和多功能化成为未来发展的 趋势。
玻璃材料
玻璃材料概述
玻璃是一种无机非金属材料，具有良好 的光学性能、化学稳定性和电绝缘性能
等特点。
玻璃的优缺点
玻璃具有良好的光学性能和化学稳定 性，但也存在易碎、加工困难等缺点
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碳纤维复合材料的生产工艺主要 包括热压成型、缠绕成型、拉挤
成型等。
树脂基复合材料
树脂基复合材料是由有机高分子树脂和有机高分子材料复合而成的材料，其具有轻 质、高强、绝缘等特点。
在建筑、电Байду номын сангаас、汽车等领域得到广泛应用，如建筑模板、电路板、汽车内饰等。
《工程材料实例》PPT课件
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11
附赠人生心语
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人生太短，聪明太晚
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13
人生太短，聪明太晚(1)
我们都老得太快 却聪明得太迟
把钱省下来，等待退休后再去享受
结果退休后，因为年纪大，身体差，行 动不方便，哪里也去不成。钱存下来等 养老，结果孩子长大了，要出国留学， 要创业做生意，要花钱娶老婆，自己的 退休金都被拗走了。
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21
成功人生的十堂课
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22
人生成功第1课
做一个终生学习的人，离开学校并不意味着学习就结束了。 学习可以成为一种生活方式，帮助你发挥最大的潜能。 我们从未停止学习，总会有新的，有趣的东西等待我们去发 现。 学习新的技能可能让人感到有一点恐惧，但每当我们在个人 学习上停滞不前时，我们都需要去学习新的东西。 积极地寻求支援和建议，突破停滞期。 参加一些培训，进修，夜校－任何新的兴趣都将会有助于发 展你的优势。 多看，多听，让你的头脑保持活跃。活到老，学到老。
你追念的人也已走过了a你。
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人生太短，聪明太晚(7)
一句瑞典格言说：「我们老得太快，却 聪明得太迟。」 不管你是否察觉，生命 都一直在前进。 人生并未售来回票，失去的便永远不再 得到。 将希望寄予「等到方便的时间才享受」
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人生太短，聪明太晚(8)
我们不知失去了多少可能的幸福
不要再等待有一天你「可以松口气」，或是「麻烦都 过去了」。 生命中大部分的美好事物都是短暂易逝的， 享受它们、品尝它们， 善待你周围的每一个人， 别把时间浪费在等待所有难题的「完满结局」上。 找回迷失的生命 死亡也许是免费的 ─ 但是，却要付出生命的代价。 劝大家一句话：把握当下，莫等待。
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2024版《建筑材料说课》PPT课件
钢木结构的应用
钢木混合结构
结合钢材和木材的优点，实现结 构的轻量化、高强度和美观性。
钢结构住宅体系
采用钢材作为主要承重构件，搭配 木材进行装饰和分隔，实现住宅的 工业化、标准化生产。
木结构建筑
采用木材作为主要结构材料，具有 环保、节能、舒适等优点，适用于 别墅、度假村等建筑。
05
CATALOGUE
的理解。
工程案例分析
结合工程实例进行分析，提高 学生运用所学知识解决实际问
题的能力。
多媒体教学
运用PPT课件、视频等多媒体 手段辅助教学，提高教学效果。
02
CATALOGUE
建筑材料基础知识
建筑材料的分类
按化学成分分类
无机材料（如水泥、石材等）、 有机材料（如木材、塑料等）、 复合材料（如钢筋混凝土、玻璃
• 硅藻泥：具有净化空气、调节湿度等功能，适合对环保要 求高的场所。
内墙、顶棚装饰材料
1 2
石膏板
质轻，防火，易加工，适合各种造型的吊顶。
PVC板
防水，防潮，易清洁，适合厨房、卫生间等潮湿 场所。
3
铝扣板 质轻，防火，耐腐蚀，适合工业风格的装修。
外墙、地面装饰材料
外墙砖
耐候性强，色彩丰富，适合各种建筑 风格。
培养选材与应用能力
培养学生根据工程要求合理选用建筑 材料的能力，以及运用所学知识解决 实际工程问题的能力。
熟悉常用建筑材料
介绍常用建筑材料的种类、规格、性 能及使用范围，为学生今后从事建筑 工程设计与施工打下基础。
课程内容与结构
建筑材料的基本性质
包括材料的物理性质、力学性质、耐久性等。
新型建筑材料
通过雨水收集系统，将雨水收集起来用于建 筑内的冲厕、绿化等用途，节约水资源。
建筑工程材料详解ppt课件
竹材经过特殊处理，具有良好的耐腐蚀性。
可再生性
竹子生长周期短，可再生性强。
竹材特性及应用领域
建筑结构
竹材可用于建造房屋、桥梁等建筑结构。
室内装饰
竹地板、竹墙板、竹家具等室内装饰材料。
竹材特性及应用领域
要点一
园林景观
竹篱笆、竹亭、竹廊等园林景观设施。
要点二
工艺品制作
竹编、竹雕等工艺品制作材料。
案例分析：某古建筑修缮中木材和竹材的选用
现状
目前，建筑工程材料种类繁多，性能 各异，新型材料不断涌现，为现代建 筑提供了更多的选择和可能性。
未来趋势与挑战
未来趋势
环保、节能、高性能和智能化将成为未来建筑工程材料的主 要发展趋势。例如，绿色建筑材料的研发和应用将越来越受 到重视。
挑战
随着建筑工程的复杂性和多样性不断增加，对建筑工程材料 提出了更高的要求。同时，资源的日益紧缺和环境的日益恶 化也对建筑工程材料的可持续发展带来了严峻的挑战。
高分子类防水材料
具有弹性高、重量轻、耐 候性好、抗撕裂强度高、 耐酸碱等特点，适用于屋 顶、阳台等暴露环境。
水泥基类防水材料
具有强度高、耐久性好、 粘结力强、抗渗性好等优 点，适用于厨房、卫生间 等室内环境。
选用原则及施工注意事项
选用原则
根据工程部位、环境条件和防水等级要求选择合适的防水材料。
施工注意事项
配合比设计方法
通过试配、调整、优化等 步骤确定最佳配合比。
配合比设计参数
包括水灰比、砂率、单位 用水量等，这些参数对混 凝土性能有重要影响。
案例分析：某大型基础设施项目混凝土应用
工程概况
介绍该基础设施项目的规模、特点、 施工条件等。
可再生性
竹子生长周期短，可再生性强。
竹材特性及应用领域
建筑结构
竹材可用于建造房屋、桥梁等建筑结构。
室内装饰
竹地板、竹墙板、竹家具等室内装饰材料。
竹材特性及应用领域
要点一
园林景观
竹篱笆、竹亭、竹廊等园林景观设施。
要点二
工艺品制作
竹编、竹雕等工艺品制作材料。
案例分析：某古建筑修缮中木材和竹材的选用
现状
目前，建筑工程材料种类繁多，性能 各异，新型材料不断涌现，为现代建 筑提供了更多的选择和可能性。
未来趋势与挑战
未来趋势
环保、节能、高性能和智能化将成为未来建筑工程材料的主 要发展趋势。例如，绿色建筑材料的研发和应用将越来越受 到重视。
挑战
随着建筑工程的复杂性和多样性不断增加，对建筑工程材料 提出了更高的要求。同时，资源的日益紧缺和环境的日益恶 化也对建筑工程材料的可持续发展带来了严峻的挑战。
高分子类防水材料
具有弹性高、重量轻、耐 候性好、抗撕裂强度高、 耐酸碱等特点，适用于屋 顶、阳台等暴露环境。
水泥基类防水材料
具有强度高、耐久性好、 粘结力强、抗渗性好等优 点，适用于厨房、卫生间 等室内环境。
选用原则及施工注意事项
选用原则
根据工程部位、环境条件和防水等级要求选择合适的防水材料。
施工注意事项
配合比设计方法
通过试配、调整、优化等 步骤确定最佳配合比。
配合比设计参数
包括水灰比、砂率、单位 用水量等，这些参数对混 凝土性能有重要影响。
案例分析：某大型基础设施项目混凝土应用
工程概况
介绍该基础设施项目的规模、特点、 施工条件等。
高分子材料与工程PPT课件
实施方法
缩聚反应的实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚等。熔融缩聚是将单体加热至熔融状态进行 缩聚；溶液缩聚是将单体溶解在溶剂中进行缩聚；界面缩聚则是在两种不相溶的溶剂界面上进行缩聚 。
逐步聚合反应原理及实施方法
逐步聚合反应原理
逐步聚合反应是一种特殊的缩聚反应， 通过单体分子间逐步缩合，形成高分子 化合物。逐步聚合反应具有反应条件温 和、产物分子量分布窄等优点。
实施方法
加聚反应的实施方法包括自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合等。其中自由基聚合是最常用的方法，通过引发 剂分解产生自由基，引发单体聚合。阳离子聚合和阴离子聚合则分别在阳离子和阴离子的引发下进行。
缩聚反应原理及实施方法
缩聚反应原理
缩聚反应是高分子合成的另一种重要方法，通过单体分子间缩合反应，脱去小分子化合物，形成高分 子化合物。缩聚反应通常是可逆的，需要在一定条件下进行。
浴中，溶剂与凝固剂交换后固化成纤维。此方法适用于某些需要特殊截
面形状或性能的纤维。
05
高分子材料改性技术
共混改性原理及方法
共混改性的原理
通过物理或化学方法将两种或两种以上的高 分子材料混合，以获得具有优异性能的新材 料。共混改性可以改善高分子材料的加工性 能、力学性能、热性能、电性能等。
共混改性的方法
橡胶成型加工方法
压延成型
将橡胶与配合剂混炼后，通过压延机压成一定厚度和宽度的胶片 或胶布。此方法适用于制造轮胎胎面、胶管、胶带等。
模压成型
将橡胶原料放入模具中，在平板硫化机上加热加压，使橡胶充满模 腔并硫化成型。此方法适用于制造密封件、减震件等。
注射成型
将橡胶加热熔融后注入模具中，在注射机和模具中完成硫化过程。 此方法适用于形状复杂、精度要求高的橡胶制品。
缩聚反应的实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚等。熔融缩聚是将单体加热至熔融状态进行 缩聚；溶液缩聚是将单体溶解在溶剂中进行缩聚；界面缩聚则是在两种不相溶的溶剂界面上进行缩聚 。
逐步聚合反应原理及实施方法
逐步聚合反应原理
逐步聚合反应是一种特殊的缩聚反应， 通过单体分子间逐步缩合，形成高分子 化合物。逐步聚合反应具有反应条件温 和、产物分子量分布窄等优点。
实施方法
加聚反应的实施方法包括自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合等。其中自由基聚合是最常用的方法，通过引发 剂分解产生自由基，引发单体聚合。阳离子聚合和阴离子聚合则分别在阳离子和阴离子的引发下进行。
缩聚反应原理及实施方法
缩聚反应原理
缩聚反应是高分子合成的另一种重要方法，通过单体分子间缩合反应，脱去小分子化合物，形成高分 子化合物。缩聚反应通常是可逆的，需要在一定条件下进行。
浴中，溶剂与凝固剂交换后固化成纤维。此方法适用于某些需要特殊截
面形状或性能的纤维。
05
高分子材料改性技术
共混改性原理及方法
共混改性的原理
通过物理或化学方法将两种或两种以上的高 分子材料混合，以获得具有优异性能的新材 料。共混改性可以改善高分子材料的加工性 能、力学性能、热性能、电性能等。
共混改性的方法
橡胶成型加工方法
压延成型
将橡胶与配合剂混炼后，通过压延机压成一定厚度和宽度的胶片 或胶布。此方法适用于制造轮胎胎面、胶管、胶带等。
模压成型
将橡胶原料放入模具中，在平板硫化机上加热加压，使橡胶充满模 腔并硫化成型。此方法适用于制造密封件、减震件等。
注射成型
将橡胶加热熔融后注入模具中，在注射机和模具中完成硫化过程。 此方法适用于形状复杂、精度要求高的橡胶制品。
工程材料课件 (Engineering Materials)
– 应变 (strain)：单位长度的伸长量，用试样的伸长量 除以试样的原始标距表示。
拉伸试验机
拉伸试验的颈缩现象
应力
应变
低碳钢的应力－应变曲线
弹性和刚度
– 弹性 (Elasticity)：金属材料受外力作用时产生变形, 当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。
– 弹性变形：随载荷撤除而消失的变形。
– 抗拉强度 b(Breaking strength)：试样在断裂前所能承受的最
大应力。
– 屈服强度和抗拉强度是零件设计的重要依据，也是评定金属 强度的重要指标之一。
塑性 (Plasticity)
– 在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。
– 伸长率δ：是指试样拉断后的标距伸长量与原始标距之比。 – 断面收缩率ψ：试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积
高分子材料
– 又称聚合物，包括天然高分子材料（木材、棉、麻 等）和合成高分子材料（塑料，合成橡胶等）。其 主要组分高分子化合物是有许多结构相同的结构单 元相互连接而成。它具有较高的强度、良好的塑性、 较强的耐腐蚀性、绝缘性和低密度等优良性能。高 分子材料发明虽晚，但异军突起，因其物美价廉， 在工程材料中应用越来越广。
本课程的研究内容
– 主要研究机械工程上所用的结构材料，主要偏重于 金属材料。
– 研究金属材料的组织、结构及其与机械性能和工艺 性能之间的关系。
第一章 材料的性能(properties)
材料的力学性能(mechanical properties)
– 定义：指材料在不同环境（温度、介质）下，承受 各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、 交变应力等）时所表现出的力学特征。
多晶体示意图
多晶体示意图
拉伸试验机
拉伸试验的颈缩现象
应力
应变
低碳钢的应力－应变曲线
弹性和刚度
– 弹性 (Elasticity)：金属材料受外力作用时产生变形, 当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。
– 弹性变形：随载荷撤除而消失的变形。
– 抗拉强度 b(Breaking strength)：试样在断裂前所能承受的最
大应力。
– 屈服强度和抗拉强度是零件设计的重要依据，也是评定金属 强度的重要指标之一。
塑性 (Plasticity)
– 在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。
– 伸长率δ：是指试样拉断后的标距伸长量与原始标距之比。 – 断面收缩率ψ：试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积
高分子材料
– 又称聚合物，包括天然高分子材料（木材、棉、麻 等）和合成高分子材料（塑料，合成橡胶等）。其 主要组分高分子化合物是有许多结构相同的结构单 元相互连接而成。它具有较高的强度、良好的塑性、 较强的耐腐蚀性、绝缘性和低密度等优良性能。高 分子材料发明虽晚，但异军突起，因其物美价廉， 在工程材料中应用越来越广。
本课程的研究内容
– 主要研究机械工程上所用的结构材料，主要偏重于 金属材料。
– 研究金属材料的组织、结构及其与机械性能和工艺 性能之间的关系。
第一章 材料的性能(properties)
材料的力学性能(mechanical properties)
– 定义：指材料在不同环境（温度、介质）下，承受 各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、 交变应力等）时所表现出的力学特征。
多晶体示意图
多晶体示意图
材料科学第八章工程材料PPT课件
灰铸铁齿轮箱
第17页/共37页
灰 铸铁
的显 微
石
组织
墨 片
的
三
维
形
铁 素 体 灰 铸 铁
貌铁素Fra bibliotek珠 光 体 灰 铸 铁
体 加 珠 光 体 灰 铸
铁
第18页/共37页
2、孕育处理——细化片状石墨 • 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 • 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。
硅铁 硅钙
孕育处理前
孕育处理后
第19页/共37页
(0.2 /b)高, 约为0.7~0.8, 而钢一般只有0.3~0.5。
球墨铸铁 可进行各 种热处理, 如退火、正 火、淬火加 回火、等温 淬火等。
第27页/共37页
贝
制
氏
(
品
体
轧
基
辊
球
与
墨
辊
铸
环
)
铁
组织
球墨铸铁的热处理特点是： • ① 奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高; • ② 淬透性比碳钢高; • ③ 奥氏体中碳含量可控。
3、热处理 • 热处理只改变基体组织，不改变石墨
形态。 • 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%，热
处理强化效果不大。 • 灰铸铁常用的热处理有：
① 消除内应力退火(又称人工时效) ② 消除白口组织退火 ③ 表面淬火
第20页/共37页
汽 缸 套
灰铸铁件
活 塞 环
4、用途
• 制造承受压力和震动的零件,如 机床床身、各种箱体、壳体、泵 体、缸体。
3、影响石墨化的因素 ⑴ 化学成分的影响 • 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 • 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能
工程材料第3版教学课件ppt作者崔占全第三章金属材料
某些性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。
钢低合金钢合金钢刃具钢模具钢量具钢工 具 钢不锈钢耐热钢耐磨钢特 殊 性能 钢挤压模具低合金钢中合金钢合金钢高合金钢≤0.025特级优质钢≤0.030高级优质钢≤0.035优 质 钢≤0.045普通质量钢P平炉炼钢平炉钢转炉钢电炉钢按 炉 别 分齿轮齿轮具刀采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母含量依次下降，质量提高。
●脱氧方法符号: 沸腾钢镇静钢—Z；半镇静钢特殊镇静钢—TZ。
●如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ板钢*说明：通常情况下，屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。
热连轧钢板齿方钢轮加工钢带08F 、10b 。
●③ 高级优质钢在钢号后加字母A ，如20A 。
(0.8%C)。
●*说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。
高级优质钢在钢号后加“A”，如T8A。
丝锥锉刀4. 合金结构钢●该类钢的牌号由“数字+元素+数字”三部分组成。
●前两位数字表示平均碳含量的万分之几●合金元素以汉字或化学元素符号表示●是百分之几*高速钢不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含** 含铬量小于1%时，在含铬量(以千分之一为单位数字“0”，如Cr06铣刀1.5%。
●渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母“G”，“G20CrNiMo”。
……涡轮叶片铸钢件2.5吨大齿轮铸件●工艺性能以可焊性、淬透性为主。
●合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是低合金钢.铜陵长江公路大桥热轧钢板铆接、黄河小浪底枢纽工程螺纹钢螺纹钢理：不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。
用状态下组织：F+P圆钢冷成型性能2、化学成分特点●⑴低碳：≤0.2%C ●⑵合金元素：主要是低合金高强钢合金元素细化晶粒作用数热轧空冷后使用少数可用正火+高温回火处理。
●4、钢种、牌号与用途：南京长江大桥的压力容器。
《材料分析》课件
绿色环保
发展可再生、可循环利用的材料，降 低材料生产和使用过程中的环境污染 ，实现可持续发展。
复合化
通过材料的复合化，实现各材料之间 的优势互补，提高材料的综合性能和 应用范围。
THANKS
感谢观看
析有助于提高飞行器和航天器的性能和安全性。
02
CATALOGUE
材料分析方法化学分析法总结词通过化学反应对材料进行定性和定量分析的方法。
详细描述
化学分析法是利用化学反应来测定材料中组分的含量。它通常包括滴定分析、重 量分析和气体分析等方法。这些方法可以确定材料中各种元素的含量，以及化合 物或离子的存在与否。
《材料分析》 ppt课件
contents
目录
• 材料分析概述 • 材料分析方法 • 材料性能分析 • 材料结构分析 • 材料成分分析 • 材料应用与发展趋势
01
CATALOGUE
材料分析概述
材料分析的定义
总结词
材料分析是对材料进行测试、表征和鉴别的过程，旨在了解材料的性质、结构 和性能。
详细描述
X射线衍射分析
电子衍射分析
利用电子在晶体中的衍射现象，进行 晶体结构分析和测定。
利用X射线在晶体中的衍射现象，分 析晶体的晶格常数、晶面间距等晶体 结构参数。
分子结构分析
01
02
03
分子几何构型
根据分子中原子之间的连 接方式和空间排列，确定 分子的几何构型，如直线 型、平面型、立体型等。
分子光谱分析
利用分子吸收光谱和发射 光谱的特性，分析分子内 部的结构和运动状态。
分子力学计算
利用量子力学和分子力学 计算方法，模拟分子的结 构和性质，预测分子的物 理和化学性质。
材料工程案例分析课程PPT课件
8
2.桥位和桥型 润扬长江公路大桥桥位位于长江镇扬河段世业洲汊道尾端，镇扬汽渡上游约
2.2km处。桥位北端位于扬州市邗江区境内的运西园林场西侧，经世业洲下新滩， 南端位于镇江市润洲区龙门口附近。桥址江段被世业洲分隔成南北两汊，其中南 汊为长江的主流，主要通行海轮和江轮船队, 北汊为支流。世业洲长约13km, 呈 东西走向，平面呈菱形。由于桥位处南北两汊斜角40度，世业洲上两汊之间设 R=1500m的平曲线。
(3) 对不同强度等级、不同粉煤灰掺量的桥 用箱梁高性能混凝土徐变性能试验表明, 优质适量粉煤灰的掺入不仅不会增大箱 梁的预应力损失, 而且由于其抵抗徐变 变形能力的提高, 预应力损失也相应减 少。
(4) 针对润扬大桥工程各主体部位所处力学 与环境特点,揭示了各结构部位混凝土在 不同破坏因素作用下混凝土材料损伤失 效过程、规律与特点。
21
22
②利用有限元软件对润扬大桥铺装体系进行了多参数的力学分析, 包 括钢桥面铺装层控制荷位分析、双层铺装体系的力学分析、钢桥面 铺装体系的参数敏感性分析。分析得到以下结果: 铺装与钢桥面板应 视为一个整体; 钢桥面铺装体系的荷载响应具有很强的局部效应; 铺 装层控制应力为最大横向拉应力, 控制荷位为车轮位于U 肋正上位置; 铺装层弹性模量的改变对铺装层的受力影响较大; 钢箱梁顶板厚度不 应低于14 mm; 铺装层厚度的变化对受力影响较为复杂, 铺装层厚度 宜在4～6 cm 范围内。 ③室内试验研究与力学分析结论提出了“浇注式沥青混凝土+环氧 沥青混凝土” 与“ 环氧沥青混凝土+改性沥青SMA”两种全新的铺 装结构方案。 ④对多种铺装方案的室内试验研究发现, “双层环氧沥青混凝土”与 “浇注式沥青混凝土+环氧沥青混凝土”的铺装方案在各方面的性 能都优于其他方案, 可作为推荐方案。 ⑤通过实桥试验, 综合考虑理论分析与室内外试验结果、工期等因素, 并参考江阴大桥维修实况, 润扬大桥选择“双层环氧沥青混凝土”方 案。
2.桥位和桥型 润扬长江公路大桥桥位位于长江镇扬河段世业洲汊道尾端，镇扬汽渡上游约
2.2km处。桥位北端位于扬州市邗江区境内的运西园林场西侧，经世业洲下新滩， 南端位于镇江市润洲区龙门口附近。桥址江段被世业洲分隔成南北两汊，其中南 汊为长江的主流，主要通行海轮和江轮船队, 北汊为支流。世业洲长约13km, 呈 东西走向，平面呈菱形。由于桥位处南北两汊斜角40度，世业洲上两汊之间设 R=1500m的平曲线。
(3) 对不同强度等级、不同粉煤灰掺量的桥 用箱梁高性能混凝土徐变性能试验表明, 优质适量粉煤灰的掺入不仅不会增大箱 梁的预应力损失, 而且由于其抵抗徐变 变形能力的提高, 预应力损失也相应减 少。
(4) 针对润扬大桥工程各主体部位所处力学 与环境特点,揭示了各结构部位混凝土在 不同破坏因素作用下混凝土材料损伤失 效过程、规律与特点。
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②利用有限元软件对润扬大桥铺装体系进行了多参数的力学分析, 包 括钢桥面铺装层控制荷位分析、双层铺装体系的力学分析、钢桥面 铺装体系的参数敏感性分析。分析得到以下结果: 铺装与钢桥面板应 视为一个整体; 钢桥面铺装体系的荷载响应具有很强的局部效应; 铺 装层控制应力为最大横向拉应力, 控制荷位为车轮位于U 肋正上位置; 铺装层弹性模量的改变对铺装层的受力影响较大; 钢箱梁顶板厚度不 应低于14 mm; 铺装层厚度的变化对受力影响较为复杂, 铺装层厚度 宜在4～6 cm 范围内。 ③室内试验研究与力学分析结论提出了“浇注式沥青混凝土+环氧 沥青混凝土” 与“ 环氧沥青混凝土+改性沥青SMA”两种全新的铺 装结构方案。 ④对多种铺装方案的室内试验研究发现, “双层环氧沥青混凝土”与 “浇注式沥青混凝土+环氧沥青混凝土”的铺装方案在各方面的性 能都优于其他方案, 可作为推荐方案。 ⑤通过实桥试验, 综合考虑理论分析与室内外试验结果、工期等因素, 并参考江阴大桥维修实况, 润扬大桥选择“双层环氧沥青混凝土”方 案。
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润扬大桥全长7371m，其中：南汊主桥采用主跨1490m悬索桥，北汊主桥采 用主跨406m斜拉桥，引桥和高架桥均采用预应力砼连续箱梁桥。
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第二章 润扬大桥关键技术
❖北锚碇基础关键技术研究 ❖南锚碇基础关键技术研究 ❖结构混凝土耐久性研究及寿命评估研究 ❖钢桥面铺装研究研究 ❖其他关键技术研究
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2.1 北锚碇基础关键技术研究
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2.桥位和桥型 润扬长江公路大桥桥位位于长江镇扬河段世业洲汊道尾端，镇扬汽渡上游约
2.2km处。桥位北端位于扬州市邗江区境内的运西园林场西侧，经世业洲下新滩， 南端位于镇江市润洲区龙门口附近。桥址江段被世业洲分隔成南北两汊，其中南 汊为长江的主流，主要通行海轮和江轮船队, 北汊为支流。世业洲长约13km, 呈 东西走向，平面呈菱形。由于桥位处南北两汊斜角40度，世业洲上两汊之间设 R=1500m的平曲线。
(4) 信息化施工与 主动控制技术
建立了包括地连墙和内支撑结 构变形及应力、坑内外水位、 水土压力、地基沉降、长江大 堤变形等14 项监测内容,
1872 个测点的监测系统。
北锚碇基础关键技术研究
13
研究采用多种有限元分析方法( 二维和三维弹塑性、空间非线性弹性以及考虑坑 周土体流变性状的平面粘弹性有限元等) 对北锚碇基坑开挖施工全过程进行仿真 分析, 并建立有限元计算模型, 以研究基坑及其支护结构体系在开挖施工过程中的 受力变形情况和安全稳定性, 并采用土工离心机模型试验进行了对比验证。
4. Description of the business
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3
4
目录
一、润扬大桥简介 二、润扬大桥关键技术
三、主桥结构及技术特点 四、结语
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第一章 润扬大桥长江公路大桥(以下简称润扬大桥)是江苏省“四纵四横四联”公路主骨 架和跨长江公路通道规划的重要组成部分，北联同江至三亚、北京至上海国 道主干线（沂淮江高速公路），南接上海至成都国道主干线（沪宁高速公 路）。建设润扬大桥对于京沪、沪蓉两条国道主干线的联接畅通，完善我国 和我省公路网总体布局，缓解过江交通难的矛盾，更好地发挥长江黄金水道 的作用，加强镇江与扬州两市联系，扩大内需，拉动经济增长，实现江苏省 乃至长江三角洲区域的经济共同繁荣都具有十分重要的意义。 润扬大桥北自扬州南绕城公路起，跨经长江世业洲，南迄于312国道，北联 同江至三亚国道主干线，南接上海至成都国道主干线。工程全长35.66公里， 由北接线、北汊斜拉桥、世业洲高架桥、南汊悬索桥、南接线和南接线延伸 段6个部分组成 。其中南汊主桥为主跨长1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥， 目前位居 “中国第一、世界第三”。北汊主桥采用（176+406+176）m的 三跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥。从扬州南绕城公路至镇江312国道采用双向 六车道高速公路标准，设计车速100公里/小时；南接线延伸段采用双向四车 道高速公路标准，设计车速120公里/小时。工程概算总投资约57. 8亿元，建 设工期5年，于2000年10月开工，2005年5月1日提前建成通车。
材料工程案例分析
——润扬大桥
1
小组成员
导师：
6. Description of the business
2. Description of the business
3. Description of the business
5. Description of the business
Title in here
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7
❖设计简介
1.主要设计标准 （1）桥梁等级：六车道高速公路特大桥 （2） 车辆荷载等级：汽车-超20级、挂车-120 （3） 设计车速：100km/h （4） 桥面净宽：32.5m（不含锚索区和检修道） （5） 通航净空： 南汊 净高：海轮50m、 江轮24m 净宽：海轮390m、江轮700m 北汊 净高：18m 净宽：210m （6） 设计洪水频率：1/300 （7） 设计基本风速：29.1m/sec （8） 船舶撞击荷载： 南汊北塔 横桥向32.7MN，顺桥向16.3MN 北汊南塔 横桥向19.1MN，顺桥向9.55MN （9） 设计基准期：100年 （10）地震设计烈度：VII度 （11）设计通航水位：最高：7.34m 最低：-0.43m
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北汊悬索桥北锚碇基础采用平面为69 m×50 m的矩 形地下连续墙支护结构 , 墙厚仅1.2 m,深约56 m, 基底置于基岩上, 采用明挖法施工, 基坑深度48 m, 工程规模国内最大, 世界罕见; 基坑内设11 道钢筋混 凝土支撑梁与地下连续墙共同形成基坑的永久围护 结构, 结构受力复杂; 北锚碇位于江中小岛世业洲上, 距长江大堤仅70 m, 场区上部覆盖较厚的软土层, 下 部基岩破碎, 风化程度不一, 地下水与长江有密切水 力联系, 水位高, 水量丰富。由于工程规模巨大, 所处 场地工程地质及水文地质条件复杂, 国内外缺乏工程 实绩, 现行设计、施工无先例可循, 面临众多需解决 的关键技术问题, 如基坑及支护的安全与稳定问题, 基坑防渗与止水施工中岩体裂隙渗流控制问题以及 地连墙槽段成槽困难、槽段接头施工难度大和大吨 位钢筋笼吊装等一系列施工难题。
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在深基坑工程中首次采用了 “坑外隔水帷幕、坑幕之间 降水”的方案
(2) 防渗、降水设计 与渗流控制
工程实践表明, 有限元方法 比传统地基梁方法计算深大 基坑更接近实际。
(1)设计计算模型 和方法方面
(3) 施工技术 成功实施了嵌岩地连墙成槽、 与工艺
槽段接头防渗与防混凝土绕 流、百吨重型钢筋笼吊装与 安放、自密实大落差混凝土 浇注、超大仓面有侧限混凝 土浇注等新技术和新工艺。
14
2.2 南锚碇基础关键技术研究
南锚碇基础采用长70.5 m, 宽52.5 m, 深29 m的矩 形嵌岩基础, 基础施工采用排桩冻结工法, 以排桩及 内支撑作为支护结构体系承担水土压力, 以含水地层 人工冻结形成安全可靠的封水冻结帷幕承担防渗作 用。该工法在特大型深基础施工中属首次采用, 缺乏 设计、施工可供借鉴的经验, 需要对排桩- 冻土壁基 坑支护结构体系的设计理论与方法进行深入的探讨, 需要准确把握冻土的力学性质、冻胀力的发展规律, 需要对排桩- 冻土帷幕支护体系在开挖过程中的工 作状态和安全性进行细致的研究, 还要对排桩冻结法 施工相关工艺问题进行研究。
9
第二章 润扬大桥关键技术
❖北锚碇基础关键技术研究 ❖南锚碇基础关键技术研究 ❖结构混凝土耐久性研究及寿命评估研究 ❖钢桥面铺装研究研究 ❖其他关键技术研究
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2.1 北锚碇基础关键技术研究
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2.桥位和桥型 润扬长江公路大桥桥位位于长江镇扬河段世业洲汊道尾端，镇扬汽渡上游约
2.2km处。桥位北端位于扬州市邗江区境内的运西园林场西侧，经世业洲下新滩， 南端位于镇江市润洲区龙门口附近。桥址江段被世业洲分隔成南北两汊，其中南 汊为长江的主流，主要通行海轮和江轮船队, 北汊为支流。世业洲长约13km, 呈 东西走向，平面呈菱形。由于桥位处南北两汊斜角40度，世业洲上两汊之间设 R=1500m的平曲线。
(4) 信息化施工与 主动控制技术
建立了包括地连墙和内支撑结 构变形及应力、坑内外水位、 水土压力、地基沉降、长江大 堤变形等14 项监测内容,
1872 个测点的监测系统。
北锚碇基础关键技术研究
13
研究采用多种有限元分析方法( 二维和三维弹塑性、空间非线性弹性以及考虑坑 周土体流变性状的平面粘弹性有限元等) 对北锚碇基坑开挖施工全过程进行仿真 分析, 并建立有限元计算模型, 以研究基坑及其支护结构体系在开挖施工过程中的 受力变形情况和安全稳定性, 并采用土工离心机模型试验进行了对比验证。
4. Description of the business
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目录
一、润扬大桥简介 二、润扬大桥关键技术
三、主桥结构及技术特点 四、结语
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第一章 润扬大桥长江公路大桥(以下简称润扬大桥)是江苏省“四纵四横四联”公路主骨 架和跨长江公路通道规划的重要组成部分，北联同江至三亚、北京至上海国 道主干线（沂淮江高速公路），南接上海至成都国道主干线（沪宁高速公 路）。建设润扬大桥对于京沪、沪蓉两条国道主干线的联接畅通，完善我国 和我省公路网总体布局，缓解过江交通难的矛盾，更好地发挥长江黄金水道 的作用，加强镇江与扬州两市联系，扩大内需，拉动经济增长，实现江苏省 乃至长江三角洲区域的经济共同繁荣都具有十分重要的意义。 润扬大桥北自扬州南绕城公路起，跨经长江世业洲，南迄于312国道，北联 同江至三亚国道主干线，南接上海至成都国道主干线。工程全长35.66公里， 由北接线、北汊斜拉桥、世业洲高架桥、南汊悬索桥、南接线和南接线延伸 段6个部分组成 。其中南汊主桥为主跨长1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥， 目前位居 “中国第一、世界第三”。北汊主桥采用（176+406+176）m的 三跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥。从扬州南绕城公路至镇江312国道采用双向 六车道高速公路标准，设计车速100公里/小时；南接线延伸段采用双向四车 道高速公路标准，设计车速120公里/小时。工程概算总投资约57. 8亿元，建 设工期5年，于2000年10月开工，2005年5月1日提前建成通车。
材料工程案例分析
——润扬大桥
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小组成员
导师：
6. Description of the business
2. Description of the business
3. Description of the business
5. Description of the business
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❖设计简介
1.主要设计标准 （1）桥梁等级：六车道高速公路特大桥 （2） 车辆荷载等级：汽车-超20级、挂车-120 （3） 设计车速：100km/h （4） 桥面净宽：32.5m（不含锚索区和检修道） （5） 通航净空： 南汊 净高：海轮50m、 江轮24m 净宽：海轮390m、江轮700m 北汊 净高：18m 净宽：210m （6） 设计洪水频率：1/300 （7） 设计基本风速：29.1m/sec （8） 船舶撞击荷载： 南汊北塔 横桥向32.7MN，顺桥向16.3MN 北汊南塔 横桥向19.1MN，顺桥向9.55MN （9） 设计基准期：100年 （10）地震设计烈度：VII度 （11）设计通航水位：最高：7.34m 最低：-0.43m
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北汊悬索桥北锚碇基础采用平面为69 m×50 m的矩 形地下连续墙支护结构 , 墙厚仅1.2 m,深约56 m, 基底置于基岩上, 采用明挖法施工, 基坑深度48 m, 工程规模国内最大, 世界罕见; 基坑内设11 道钢筋混 凝土支撑梁与地下连续墙共同形成基坑的永久围护 结构, 结构受力复杂; 北锚碇位于江中小岛世业洲上, 距长江大堤仅70 m, 场区上部覆盖较厚的软土层, 下 部基岩破碎, 风化程度不一, 地下水与长江有密切水 力联系, 水位高, 水量丰富。由于工程规模巨大, 所处 场地工程地质及水文地质条件复杂, 国内外缺乏工程 实绩, 现行设计、施工无先例可循, 面临众多需解决 的关键技术问题, 如基坑及支护的安全与稳定问题, 基坑防渗与止水施工中岩体裂隙渗流控制问题以及 地连墙槽段成槽困难、槽段接头施工难度大和大吨 位钢筋笼吊装等一系列施工难题。
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在深基坑工程中首次采用了 “坑外隔水帷幕、坑幕之间 降水”的方案
(2) 防渗、降水设计 与渗流控制
工程实践表明, 有限元方法 比传统地基梁方法计算深大 基坑更接近实际。
(1)设计计算模型 和方法方面
(3) 施工技术 成功实施了嵌岩地连墙成槽、 与工艺
槽段接头防渗与防混凝土绕 流、百吨重型钢筋笼吊装与 安放、自密实大落差混凝土 浇注、超大仓面有侧限混凝 土浇注等新技术和新工艺。
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2.2 南锚碇基础关键技术研究
南锚碇基础采用长70.5 m, 宽52.5 m, 深29 m的矩 形嵌岩基础, 基础施工采用排桩冻结工法, 以排桩及 内支撑作为支护结构体系承担水土压力, 以含水地层 人工冻结形成安全可靠的封水冻结帷幕承担防渗作 用。该工法在特大型深基础施工中属首次采用, 缺乏 设计、施工可供借鉴的经验, 需要对排桩- 冻土壁基 坑支护结构体系的设计理论与方法进行深入的探讨, 需要准确把握冻土的力学性质、冻胀力的发展规律, 需要对排桩- 冻土帷幕支护体系在开挖过程中的工 作状态和安全性进行细致的研究, 还要对排桩冻结法 施工相关工艺问题进行研究。