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白皮书 · 拉挤设计

拉挤 FRP 格栅结构设计——I/T 截、跨/深与挠度

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。
I/T 条几何

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 h40–75 mm50–75 mm弯主力臂
翼宽 b20–25 mm25–40 mm压/拉翼
腹厚 t_w3–5 mm4–6 mm剪传;局部屈曲
翼厚 t_f3–6 mm4–8 mm承与局部压碎
条距 c/c25–50 mm30–50 mm定每米条数
系杆径Ø6–Ø10 mmØ6–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。

截面性与梁理

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。

示截面性

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。

跨深比

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22–25L/200
标准工业走道20–22L/200
人群/敏感/有人平台18–20L/240
重工业/轮载16–18L/150

经验比;ZeAllgrate 指南与厂载表主终选。

算例

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。

连接设计

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。
集中载查

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。

拉挤 vs 模压

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 m0.6–1.2 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。

总结

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。

参考

本论文引源

  1. 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。
  2. 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。
  3. ZeAllgrate——工程师/设计师指南(ACMA)——拉挤条安全系、挠度限与连接实践。
  4. 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。
  5. ASTM D790(弯)、D638(拉)、D7290(评拉挤复合材料);OSHA 29 CFR 1910.23;ISO 14122。

发你拉挤载况

告跨、活载、挠度限与承条向——ZeAllgrate 回载验 I/T 截选配配 COA 证数。