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水泥砼系统水泥罐稳定性计算书终稿


水泥砼系统水泥罐稳定性计算书 水泥砼系统水泥罐稳定性计算书 根据测量结果,一、二、三工区水泥罐顶部中心与底部 中心偏离最大的是:一工区贵广 120 楼的直径为 3.25m,高 度为 23.467m 的水泥罐,偏离值为 15cm。 因此,以罐体直径为 3.25m,高度为 23.467m 的水泥罐 为计算对象,计算条件为:12 级台风,风速取 36.9m/s,且风 向与罐体的倾斜方向

一致;水泥重量按满载 150t 计; 考虑测 量误差,偏离值按 20cm 计算。 一、风荷载计算 1.计算罐体下部排架的迎风面积 S1 罐体下部排架包括立柱、支撑角钢及焊接肋板等 a.Φ 219×8×8258 立柱 4 根 0.219×8.3×4=7.271 ㎡ b. 支撑角钢∠75×8×3283 型,共 8 根; 75×8×1907 ∠ 型,共 4 根;∠75×8×2834 型,共 4 根; 0.075×3.283×8+0.075×1.907×4+0.075×2.834 ×4=3.392 ㎡ C.焊接肋板 ①-8×253×403 型共 4 块; ②-8×99×250 型共 4 块; ③-8×235×830 型共 4 块; ④-8×250×764 型共 4 块; ⑤-8×250×323 型共 4 块; ⑥-8×74×250 型共 4 块; ①: (0.09+0.235)×0.403×1/2×4=0.263 ㎡;
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②: (0.099×0.25)×1/2×4=0.05 ㎡; ③:0.235×0.83×4=0.78 ㎡; ④:0.25×0.764×4=0.764 ㎡; ⑤: (0.25+0.09)×0.323×1/2×4=0.22 ㎡; ⑥:0.74×0.25×1/2×4=0.37 ㎡; S1=7.271+3.392+0.263+0.05+0.78+0.764+0.22+0.37 =13.11 ㎡ 2.上部罐体的迎风面积 S2 上部罐体可分为三部分:高度 7m~9m 圆锥体部分、高度 9m~23.25m 圆柱罐体部分、高度 23.25m 以上不规则部分, 取罐体最大截面积为迎风面积。 a.高度 7m~9m 罐体部分的迎风面积
1/2×3.25×2=3.25 ㎡

b.高度 9m~23.25m 罐体部分的迎风面积 3.25×(23.25-9)=46.313 ㎡ c.高度 23.25m 以上罐体部分的迎风面积 (3.25+0.687)×0.217×1/2+0.03×0.657×2 =0.467 ㎡ d.上部罐体的迎风面积 S2 S2=3.25+46.313+0.467 =50.03 ㎡

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3.风力计算 a.风力公式 风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。根 据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为: wp=0.5·ro·v? (1) 其中 wp 为风压[kN/m?],ro 为空气密度[kg/m?],v 为风速 [m/s]。 由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=ro·g, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系,得到 : wp=0.5·r·v?/g (2) 此式为标准风压公式。在标准状态下(气压为 1013 hPa (毫巴), 温度为 15°C), 空气重度 r=0.01225 [kN/m?]。纬度 为 45°处的重力加速度 g=9.8[m/s?], 得到 wp=v?/1600 (3) 此式为用风速估计风压的通用公式。将风速代入(3), 12 级大风相当于 32.7m/s-36.9 m/s, 取最大值 36.9 m/s, 得到风 压 wp≈0.85[kN/m?]; b.风荷载计算 ①:上部罐体所受风力 F1 F1=0.85×50.03=42.53KN ②:下部排架所受风力 F2 F2=0.85×13.11=11.14KN
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③:水泥罐整体受到的风力 F3 F3= F1+ F2=53.67 KN 二、 水泥及罐体自重力的计算 1.重心计算 a.上部罐体重心高度位置 h1 的计算 满负荷工作时,上部罐体重心在罐体中心位置处。 ①:上部罐体体积 V V=1/3×2.5×π×(3.25/2)2+π×(3.25/2)2×(23.25 -9.5)+1/3×π×(3.25/2) 2 ×0.217-1/3×π× (0.687/2)2×0.076 =6.91+114+2.764-0.094 =123.58m? ②:上部罐体重心距地面高度 h1 123.58/2=6.91+π×(3.25/2)2×(h1-9.5) 得:h1=16.12m b.下部排架结构的重心距地面高度 h2 h2=(8.3/2)+0.5=4.65m 2.满负荷工作时,水泥罐质量及整体重心位置计算 ①:满负荷工作时,上部罐体的质量 m1 m1=150+7.489+0.213=157.7t ②:下部排架质量 m2 m2=2.72+0.2+0.046+0.105=3.071t
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③:水泥罐总质量 m3 m3=157.7+3.071=160.771t ④:由水泥罐的质量分布可知,水泥罐整体重心在距 地面高度 16.12m 处。 3.水泥罐重心的偏距 L 偏的计算 16.12/23.467=L 偏/0.2 得:L 偏 =0.14m 三.罐体稳定性计算 1.弯矩与剪力计算 a.弯矩计算 ①:上部罐体所受风力相对基础中心产生的弯矩 M1 M1= F1×h1=42.53×16.12=685.58KN·m ②:下部排架所受风力相对基础中心产生的弯矩 M2 M2=F2×h2=11.14×4.65=51.80 KN·m ③:风力相对基础中心产生的合弯矩 M 风 M 风 = M1+ M2=685.58+51.8 =737.4 KN·m ④:由于偏心,水泥罐自重引起的相对基础中心的弯矩 M 自的计算 M 自= m3g L 偏=160.77×10×0.14 =225.1 KN·m ⑤:水泥罐基础中心处受到的合弯矩 M 合
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M 合= M 风+ M 自=737.4+225.1 =962.5 KN·m b.水泥罐基础中心处受到的拉力与剪力计算 ①:水泥罐基础中心处受到的拉力 F 拉 F 拉= M 合/L,其中 L=2.3/2=1.15m F 拉=962.5/1.15=837 KN ②:水泥罐基础中心处受到的剪力 F 剪 F 剪= F1+F2=42.53+11.14=53.67 KN 2.强度校核 a.排架钢管抗拉强度与抗剪强度校核 经查得 Φ 219×8 钢管横截面积为 53.03cm2,抗拉强 度为 215N/mm2,抗剪强度为 125N/mm2。 ① 抗拉强度的校核 单根 Φ 219×8 钢管的抗拉强度 F 拉 max F 拉 max=53.03×102×215=1140.15KN>837KN Φ 219×8 钢管抗拉强度满足要求。 ②:抗剪强度校核 单根 Φ 219×8 钢管的抗剪强度 F 剪 max F 剪 max=53.03×102×125=662.88 KN> F 剪=53.67KN Φ 219×8 钢管抗剪强度满足要求。 b.单个支座 4×Φ36 普通螺栓的抗拉抗剪强度校核 查得:普通螺栓的抗拉抗剪强度分别以 300N/mm2、
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125N/mm2 计。 ①:单个支座 4×Φ36 螺栓的抗拉强度校核 单个支座 4×Φ36 螺栓的抗拉强度 F1 拉 max F1 拉 max=π×(36/2)2×4×300=1220.83KN>837KN 单个支座 4×Φ36 螺栓的抗拉强度满足要求 ②:单个支座 4×Φ36 螺栓的抗剪强度校核 单个支座 4×Φ36 螺栓能承受的最大剪力 F1 剪 max F1 剪 max=π×(36/2)2×4×125=508.7KN> F 剪=53.67KN 单个支座 4×Φ36 螺栓的抗剪强度满足要求。 四.计算结果 通过以上计算可知,水泥罐满足十二级风力最不利荷载 组合条件下的安全稳定性要求,因此,无需采取额外加固措 施。 但是,要求各工区务必使支座螺栓处于拧紧状态,且上 部螺帽均不得少于 2 个。相邻罐体顶部之间采用两根不小于 [8 槽钢或不小于∠75×5 的角钢连接成一个整体。

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