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水泥罐计算书


哈大梁场 200t 水泥筒仓设计计算书 设计依据: 一、 设计依据: 1、 《粮食钢板筒仓设计规范(GB50322-2001) 》 2、 《钢筋混凝土筒仓设计规范(GB5007-2003)》 3、 《钢结构设计规范(GB50017-2003) 》 4、 《冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002) 》 5、 《钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001) 》

6、 《建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002) 》 7、 哈大客运专线 12#梁场指挥部提供的地质水文等资料。 各项参数: 二、 各项参数: 1、 水泥计算参数: 容重:γ=16KN/m3; 内摩擦角:φ=30°; 水泥与仓壁的摩擦系数:μ=0.3; 侧压力系数:k= tg 45 ?φ2 ; 筒仓内径:dn; 仓内储存料计算高度:hn; 筒仓水平净截面的水力半径:ρ=dn/4 2、 深仓计算修正系数: 深仓贮料水平压力修正系数:Ch; 深仓贮料竖向压力修正系数:Cv; 3、 风荷载参数

((

))

2

计算风力:v=35.6m/s 4、 仓体自重:G=15t 空仓时整体抗倾覆稳定性稳定性计算 整体抗倾覆稳定性 三、 空仓时整体抗倾覆稳定性稳定性计算 1、 计算模型
0.85 0.82

F1
0.063 4.2 0.063

F

F2
H1

A

E

11

3.4

H2

F3
1.5 H3

B F4
H4

D

10

4.25

C
1.624 1.624

2、 风荷载强度计算: 风荷载强度计算: W = K1 ? K 2 ? K 3 ? W0 其中 基本风压:
W0 = v 2 35.6 2 = = 792.1Pa 1 .6 1 .6

风载体形系数:K1=0.8 风压高度变化系数:K2=1.0 地形、地理变化系数,按一般平坦空旷地区取 K3=1.0 W=0.8×1.0×1.0×792.1=634Pa 3、 风力计算: A1=0.85×0.82=0.697m2,考虑仓顶护栏等,提高 1.5 倍 F1=634×0.697×1.5=666N

作用高度:H1=10+11+0.82/2=21.41m A2=(4.2+0.063×2) ×11.0=47.6m2 F2=634×47.6=作用高度 H1=10+11+0.82/2=21.41m 作用高度:H2=10+11/2=15.5m A3=(4.326+0.289)/2×3.4=7.8 m2 F3=634×7.8=4945N 作用高度:H3=10-3.4/3=8.87m A4=3.85×1.5×0.4=2.31 m2 F4=634×2.31=1465N 作用高度:H4=4.25+1.5/2=5m 4、 倾覆力矩计算:
M 倾 = ∑1 Fi ? h i = 666 × 21.41 + 30178 × 15.5 + 4945 × 8.87 + 1465 × 5 = 23.14t ? m
4

稳定力矩计算: 假定筒仓绕 AB 轴倾覆,稳定力矩由两部分组成,一部分是仓体自重 稳定力矩 M


1,另一部分是水泥仓立柱与基础连接螺栓抗拉产生的

稳定力矩 M 稳 2。 (每个支撑立柱与基础之间的向上抗拔力按 10t 计算)
M 稳1 = 0.8 × 15 × 1.624 = 24.36t ? m M 稳 2 = 10 × 2 × 1.624 × 2 = 64.96t ? m

5、 稳定系数
M 稳 19.49 + 64.96 = = 3.46 > 1.5 M倾 24.36

满仓时各部分构 各部分构件 四、 满仓时各部分构件及连接的强度和稳定性计算

1、 2、



hn 11.0 = = 2.75 > 1.5 ,该水泥筒仓满仓时按深仓计算。 dn 4 .0

计算深度 s=11.0m(即漏斗顶面处),仓壁受力计算:
? ? ?ks ? γρ ? ? 16 × 1.0 ? 水平压力标准值: Phk = ?1 ? e ρ ? = 1? e : ?? 0 .3 ? ? ? ?
0.3× 1 ×11.0 3 1.0

? ? = 35.6 KN ? m2 ? ?

竖向压力标准值:
? ?ks ? γρ ? 16 × 1.0 ? ρ ? Pvk = × ?1 ? e ?1 ? e ?= ?k ? ? 0 .3 × 1 3 ? ? 0.3× 1 ×11.0 3 1.0

? ? = 106.8 KN ? m2 ?

单位周长上的总竖向摩擦力标准值:
q fk = ρ (γs ? Pvk ) = 1.0 × (16 × 11.0 ? 106.8) = 69.2 KN m

漏斗壁单位面积上法向压力标准值:
Pnk = Cv Pvk sin 2 α + k cos 2 α = 1.3 × 106.8 × sin 2 60° + 1 ? cos 2 60° = 115.7 KN 2 3 m

(

)

(

)

漏斗壁单位面积上切向压力标准值:
Ptk = Cv Pvk (1 ? k )sin α ? cos α = 1.3 × 106.8 × 1 ? 1 × sin 60° ? cos 60° = 40.1 KN 2 3 m

(

)

3、

荷载组合:

⑴作用于舱壁单位面积上的水平压力基本组合(设计值) :
Ph = 1.3Ch Phk = 1.3 × 2.0 × 35.6 = 92.56 KN m2

⑵作用于舱壁单位周长的竖向压力的基本组合(设计值) (无风荷载组 合) :
qv = 1.2q gh + 1.3C f q fk = 1.2 × 78.5 × 11 × 0.006 + 1.3 × 1.1 × 69.2 = 69.8 KN m

4、

仓壁强度计算

⑴水平方向抗拉强度: σ t =

Ph ? d n 92.56 × 4 = = 30853KPa = 30.9 MPa 2t 2 × 0.006

⑵竖向力考虑由加劲肋和 2be(取 be=15t)宽的仓壁钢板共同承受: 组合构件的截面特性为:
y

A=22.62cm 2
x x

Ix =241.0cm4 Iy =398.2cm4

W x =48.9cm3 W y =39.0cm3

y

加劲肋间距:b=3.14×4/6=2.1m
σ=
N M + An Wn

N = q v ? b = 69.8 × 2.1 = 146.6 KN M = N ? e = 146.6 × 3.17 × 10 ? 2 = 4.65 KN ? m

(

)

σ=

N M 146.6 × 10 4.65 × 10 6 + = + = 172.1MPa φ ? A W x 0.84 × 22.62 × 10 2 48.9 × 10 3
3

5、

漏斗强度计算: ⑴漏斗顶截面,漏斗壁单位周长的径向拉力设计值:
?C P d Wmk ? 1.2W gk N m = 1.3? v vk 0 + ? 4 sin α πd sin α ? + πd sin α ? 0 0 ? ? 244.5 1.2 × 25 ? 1.3 × 106.8 × 4 ? = 1 .3 × ? + ?+ π ? 4 × sin 60° ? π ? 4 × sin 60° ? 4 × sin 60° = 241.3 KN m

⑵漏斗顶截面,漏斗壁单位周长的环向拉力设计值:
Nt = 1.3Pnk d 0 1.3 × 115.7 × 4 = = 347 KN m 2 sin α 2 ? sin 60°

式中:
?π ? Wmk = 1 × ? × 4 2 ? × (3.4 + 0.25) × 16 = 244.5 KN 3 ?4 ?

W gk = 25 KN

⑶强度计算: 径向拉应力: σ m = 环向拉应力: σ n = 折算应力:
2 σ zs = σ t2 + σ m ? σ t σ m = 57.83 2 + 40.22 2 ? 57.83 × 40.22 = 51.34MPa <170MPa

N m 241.3 = = 40.22 MPa t 6 N n 347 = = 57.83MPa t 6

6、

环梁计算:

⑴环梁计算时考虑以下两点近似: ①在环梁高度范围内的储料水平压力忽略不计; ②环梁计算截面及特性按下图简化:
y

A=40.75cm 2 Ix =1813.3cm 4
x x

W x =139.5cm 3 W y =89.2cm3

Iy =328.9cm4

y

⑵在水平荷载 N m cos α 作用下环梁的稳定性计算:
N m cos α ≤ N cr = 0.6 EI y r3 m

N m cos α = 241.3 × cos 60° = 120.7 KN N cr = 0.6 EI y r3 = 0 .6 ×

2.06 × 10 5 × 328.9 × 10 4 = 50.9 2000 3

五、 基础计算 1、 支撑柱计算:

单根支柱能承受的最大压力:

[N ] = [σ ] ? φA = 170 × 0.538 × 6657 = 60.9 × 10 4 N
(式中:I = 5853cm 4 , A = 66.57cm 2 , i = I A = 9.4cm, λ = 1000 9 .4 = 106.4, φ = 0.538)

水泥仓满仓时的自重,考虑至少由四个支柱承受,则单个支柱受压:

[N ] = 60.9 = 1.22 N = G = 50t , 4 N 50
2、 基础计算: 按单个支柱计算地基承载力:
σ=

(0.5 + 0.8 × 2)2

60.9

= 150 KPa


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