白皮书 · 拉挤设计
拉挤 FRP 格栅经一组连续平行 I 或 T 形承条承载,条由系杆扎结。因条对齐,截行如梁——非双向板——结构设计变成算确切截面性、控挠度与详把条持至支承钢的连接。本白皮书列 I/T 条截面性、跨深则、L/200 挠度准则与使拉挤甲板可预测的连接设计则。
- 单向刚:拉挤条约 70% 玻璃含量;条向 E 约模压格栅两倍,故长跨可行。
- 挠度主:E ≈ 10–20 GPa,过极强条通常先败 L/200 使用限。
- 向关键:承条须横跨短跨;条平行跨装板是最常见且最危险现场错。
拉挤承条如何造
拉挤承条是常截梁加热模拉。截 I 形(宽上下翼、薄腹)或 T 形(一宽上翼、下茎)。连续玻璃粗纱沿长在腹与翼跑;连续丝毡与表面毡供横强与富树脂面。系杆(钢或 FRP)在拉挤时穿条孔 30–100 mm 间距,扎条成板。
| 尺寸 | I 条(示) | T 条(示) | 设计角 |
|---|---|---|---|
| 总深 h | 40–75 mm | 50–75 mm | 弯主力臂 |
| 翼宽 b | 20–25 mm | 25–40 mm | 压/拉翼 |
| 腹厚 t_w | 3–5 mm | 4–6 mm | 剪传;局部屈曲 |
| 翼厚 t_f | 3–6 mm | 4–8 mm | 承与局部压碎 |
| 条距 c/c | 25–50 mm | 30–50 mm | 定每米条数 |
| 系杆径 | Ø6–Ø10 mm | Ø6–Ø10 mm | 板整/载共享 |
尺寸示;每条确切 I/Z 列表于行业拉挤格栅公制设计手册(厂数据)。I 条是高效深梁;T 条供更宽走翼。
每米条算
设计 1 m 宽板条为一组平行简支条。均布跨 L:
n_bars = 1000 / c_cross (每米宽条数) 11 I_panel = n_bars × I_bar (mm⁴ 每米) 12 Z_panel = n_bars × Z_bar (mm³ 每米) 13 14 Mmax = w L² / 8 (N·mm 每米宽) 15 δ = 5 w L⁴ / (384 E I) (mm 中跨挠度) 16 σ_bend = Mmax / Z_panel (弯应,N/mm²) 17 σ_allow = σ_ult / FOS (FOS = 5:1 拉挤,按 ZeAllgrate 实践)
此处 w 是 1 m 条单位长载(N/mm),L 净跨(mm),E 承条向弯模(N/mm²,典型 10,000–20,000),I_bar 一条二阶矩(mm⁴),Z_bar 其截面模(mm³)。系杆分布集中载至多条形;均布载每米条法保守且标准。
按条深每米值
I = 二阶矩,Z = 截面模,每米宽。值示;按确切条与玻璃含量查 ZeAllgrate 拉挤载表验证。
| 拉挤条 | 重(kg/m²) | 每米 I (cm⁴/m) | 每米 Z (cm³/m) | L/200、5 kN/m² 典型最大跨 |
|---|---|---|---|---|
| I-40(40 mm 深) | ~11 | ~150 | ~8.5 | ~1.15 m |
| I-50(50 mm 深) | ~13 | ~230 | ~12.0 | ~1.45 m |
| I-60(60 mm 深) | ~15 | ~340 | ~16.5 | ~1.75 m |
| I-75(75 mm 深) | ~18 | ~560 | ~25.0 | ~2.10 m |
| T-50(50 mm 深) | ~14 | ~260 | ~13.0 | ~1.50 m |
| T-65(65 mm 深) | ~17 | ~420 | ~19.5 | ~1.90 m |
示范围合行业拉挤格栅公制设计手册。确切值随翼宽、腹厚与玻璃分数;终设计用厂数。
快经验则
初步布置,经验拉挤格栅设计人用跨深限约 L/h ≈ 20–25 供 L/200 行人走道。即 50 mm 条跨约 1.0–1.25 m;75 mm 条跨约 1.5–1.9 m。工业活载或人群挠度(L/240),比降向 18–20。此为布置则——终设计恒须上挠度与强算确认。
| 役 | 跨/深(L/h)靶 | 挠度限 |
|---|---|---|
| 轻行人/设备通道 | 22–25 | L/200 |
| 标准工业走道 | 20–22 | L/200 |
| 人群/敏感/有人平台 | 18–20 | L/240 |
| 重工业/轮载 | 16–18 | L/150 |
经验比;ZeAllgrate 指南与厂载表主终选。
设计 1.6 m 跨拉挤走道,5 kN/m²,L/200
给:净跨 L = 1.6 m = 1600 mm;均布活载 q = 5 kN/m²;挠度限 L/200;拉挤 I-60 条 40 mm c/c,E = 15,000 N/mm²;极弯强 ≈ 250 MPa,FOS = 5 → σ_allow = 50 N/mm²。按表,I-60 供 I_panel ≈ 340 cm⁴/m = 3.40×10⁶ mm⁴/m 与 Z_panel ≈ 16.5 cm³/m = 16,500 mm³/m。
步 1 许挠度 18 δ_allow = L/200 = 1600/200 = 8.0 mm 19 20 步 2 由挠度需 I δ = 5 w L⁴ / (384 E I) 21 w = 5 kN/m² × 1 m = 5 N/mm 22 I_req = 5 × w × L⁴ / (384 × E × δ_allow) 23 = 5 × 5 × 1600⁴ / (384 × 15000 × 8) 24 = 3.277e14 / 4.608e7 25 = 7.11e6 mm⁴ 每米 ≈ 711 cm⁴/m 26 27 步 3 选截 28 I-60 供 I = 340 cm⁴/m = 3.40e6 mm⁴/m < 711 → 挠度败 29 移 I-75:I = 560 cm⁴/m = 5.60e6 mm⁴/m < 711 → 仍短 30 1.6 m 于 L/200,升条深或减跨: 31 I-75 于 L = 1.45 m(按表)满;1.6 m 用 32 较深定条或更近支承。 33 34 步 4 验强(已选主截) 35 Mmax = w L² / 8 = 5 × 1600² / 8 = 1.60e6 N·mm 每米 36 Z_req = Mmax / σ_allow = 1.60e6 / 50 = 32,000 mm³ = 32 cm³/m 37 I-75 供 Z ≈ 25 cm³/m → 强亦需升 38 结:1.6 m 跨,L/200 挠度主;选较深拉挤截或减净跨至 ~1.45 m。
果:I-60 条看似足 1.6 m 跨却于 L/200 败挠度与强。拉挤公制手册荐 I-75(或更近支承距 ~1.45 m)。此为核心训:按你确切跨与挠度限读载表——勿邻厚插。
条如何持至支承
- 承长:每条端须承至少 50 mm (2 in) 于钢角钢或 FRP 支承防局部腹压碎与系杆孔冲穿。
- 夹位:每支承每承条一 G 夹或楔夹;每板角夹强制。典型沿支承 ≤ 300 mm 夹距。
- 条端缝:板端间留 6–10 mm 胀缝容热移(FRP 胀约钢 2–3×)。
- 边支承:自由(无支)板边应用 FRP 角钢框;长无支边独立挠并过应首排夹。
- 固件料:不锈钢 A2/A4(304/316)夹与螺栓;镀锌五金可受干役但腐蚀役较 FRP 本更快蚀。
轮、脚与设备基
均布载少主拉挤甲板——叉车轮、泵脚或鼓基主。一条集中载由系杆在短块宽上分至多邻条。宽 b(mm)块跨条距 c:
n_share = round(b / c) + 1 (共享载条数,典型 3–5) 40 P_bar = P / n_share (kN 每共享条) 41 对该条跨 L 集中载表查 P_bar。 42 块坐系杆上,共享改善;系杆间, 43 假设载至最近条(保守)。
叉车或托盘车交通,静值减 ~50% 供冲击并按轮载行选条,非均布行。轮载高处,指定更近支承距或较深条,非靠均布载表。
长条何时是正答
| 准则 | 拉挤 | 模压 |
|---|---|---|
| 玻璃含量/刚 | ~70% / ~2× 刚 | ~33% / 标准 |
| 典型跨 | 1.5–3.0 m | 0.6–1.2 m |
| 强向 | 单向(条) | 双向 |
| 冲击抵 | 良 | 优 |
| 最佳供 | 长跨、重载、交通 | 中载、湿/腐蚀、冲击 |
跨或载驱截处用拉挤;冲击、双向走线或短跨本主处用模压。混合项目常用双——工艺区模压,主走道拉挤。
结论
设计拉挤格栅为一组平行 I/T 梁,非板。算每条 I/Z,乘每米条数,让 L/200 挠度限选条深——挠度满后强少主。尊 50 mm 承长,每支承每条夹,框自由边并留热缝。按你确切跨读厂载表;算例示初看足条如何两准则皆败。
本论文引源
- 行业拉挤格栅公制设计手册(厂 PDF)——条截面性、载/跨与 ASTM D7290 设计值法。厂技术数据可索。
- 行业模压格栅工程指南(厂 PDF)——双向板设计与安全系。厂技术数据可索。
- ZeAllgrate——工程师/设计师指南(ACMA)——拉挤条安全系、挠度限与连接实践。
- 行业载跨表(厂数据)——拉挤 I/T 条均布与集中载跨。厂技术数据可索。
- ASTM D790(弯)、D638(拉)、D7290(评拉挤复合材料);OSHA 29 CFR 1910.23;ISO 14122。
