球罐計(jì)算公式.doc

1設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)壓力：p=2.2MPa設(shè)計(jì)溫度：-40水壓試驗(yàn)壓力：PT=1.25P=2.75MPa球殼內(nèi)直徑：Di=12300mm(1000m)儲(chǔ)存物料：乙烯充裝系數(shù)：k=0.9地震設(shè)防烈度：7度基本風(fēng)壓值：450基本雪壓值：450支柱數(shù)目：8支柱選用：4269鋼管 10鋼拉桿選用：1596鋼管球罐建造場(chǎng)地：類土地、近震、B類地區(qū)2球殼計(jì)算2.2計(jì)算壓力設(shè)計(jì)壓力：p=2.2MPa球殼各帶的物料液柱高度：h=324.9h2=7158.4h3=9891.7物料密度：=453/m重力加速度：g=9.81m/s球殼各帶的計(jì)算壓力：=2.2+324.94539.81=2.201MPa=2.2+7158.44539.81=2.232MPa=2.2+9891.74539.81=2.244MPa2.2 球殼各帶的厚度計(jì)算球殼內(nèi)直徑：Di=12300設(shè)計(jì)溫度下球殼材料07MnNiCrMoVDR的許用應(yīng)力：=203MPa焊縫系數(shù)：=1厚度附加量：C=1.1+1=2.1 =35.53=36.00 =36.19取球殼名義厚度n=383球殼質(zhì)量計(jì)算球殼平均直徑：12338球殼材料密度:7850/m充裝系數(shù):k=0.9水的密度: 1000/m球殼外直徑:D=12536基本雪壓值:q=450N/球面的積雪系數(shù): CS=0.4球殼質(zhì)量:=12338387850=142657 kg物料質(zhì)量:=123004530.9=397241 kg液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)液體的質(zhì)量:=123001000 =974348kg積雪質(zhì)量:=125364500.4=2264 kg保溫層質(zhì)量: =12920kg；支柱和拉桿的質(zhì)量: =10121kg；附件質(zhì)量: =7150kg。操作狀態(tài)下的球殼質(zhì)量：=+=142657+397241+2264+12920+10121+7150=573109 kg液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的球殼質(zhì)量：=+ =142657+974348+10121+7150=1134276 kg球殼最小質(zhì)量：=+=142657+10121+7150=159928 kg 4地震載荷計(jì)算4.1自振周期支柱底板底面至球殼中心的距離:H0=9688支柱數(shù)目:n=8支柱材料10號(hào)鋼的常溫彈性模量:ES=19210MPa支柱外直徑:=426支柱內(nèi)直徑:=408支柱橫截面的慣性矩I=支柱底板底面至上支耳銷子中心的距離:l=7200拉桿影響系數(shù)=1-=0.164球罐的基本自振周期T=0.8445s4.2 地震力綜合影響系數(shù)：CZ=0.45地震影響系數(shù)的最大值：0.23(查GB 123371998表15)特征周期：=0.3對(duì)應(yīng)于自振周期T的地震影響系數(shù)：=0.0905球罐的水平地震力：0.450.09055731099.81=2.292N5風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)載體形系數(shù)：k1=0.4系數(shù)：=1.607(查GB 123371998表17)風(fēng)振系數(shù)：K2=1+0.35=1+0.351.607=1.562基本風(fēng)壓值：q0=450N/m支柱底板底面至球殼中心的距離：H0=9688mm風(fēng)壓高度變化系數(shù)：f1=1.00球罐附件增大系數(shù)：f2=1.1球罐的水平風(fēng)力：=125360.41.5624501=3.815N6彎矩計(jì)算與的較大值：2.292+0.253.815=2.387N=3.815N=2.387N力臂：L=H0-l=9688-7200=2488由水平地震力和水平風(fēng)力引起的最大彎矩=L=2.3872488=5.9397支柱計(jì)算7.1單個(gè)支柱的垂直載荷7.11上段支柱的重力載荷操作狀態(tài)下的重力載荷=7.028N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的重力載荷=1.391N7.1.2下段支柱的重力載荷支柱中心圓半徑:R=Ri=6150mm拉桿與支柱的夾角:=27.8單個(gè)支柱的橫截面積11790mm拉桿選用1596的鋼管。拉桿材料：10單個(gè)拉桿的橫截面積2884mm計(jì)算系數(shù)1.338操作狀態(tài)下的重力載荷5.253N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的重力載荷 1.0407.1.3 最大彎矩對(duì)下段支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值A(chǔ)向受力B向受力A向受力B向受力0-0.2500-18-0.23781080.O73390036 -0.202318-0.23781440.20231260.146972-0.077354-0.14691800.25001620.23780.2500=1.8041047.1.4 拉桿作用在下段支柱上的垂直載荷的最大值A(chǔ)向受力 B向受力-1818-0.1009-360-0.09601854-0.0877036-0.09605490-0.03123672-0.059390126-0.031272108-0126162-0.08171081440.0593162198-0.1009144180009600.1009=2.8201047.2組合載荷最大彎矩對(duì)下段支柱產(chǎn)生的垂直載荷與拉桿作用在下段支柱上的垂直載荷之和的最大值發(fā)生在A向5號(hào)支柱：1.804104 +2.820104 =4.624104 N操作狀態(tài)下下段支柱的最大垂直載荷=5.253+4.624=5.715N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下下段支柱的最大載荷 =1.404+0.34.624 =1.4027.3單個(gè)支柱彎矩7.3，1偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度：hoe=3741.7mm液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的液柱高度：hTe=6150mm操作狀態(tài)下物料在赤道線的液柱靜壓力：=3741.74539.81=0.017MPa液壓試驗(yàn)狀態(tài)下液體在赤道線的液柱靜壓力： =615010009.81 =0.06MPa球殼有效厚度38-2.1=35.9操作狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應(yīng)力:=190.5MPa液壓試驗(yàn)狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應(yīng)力=241.4MPa球殼內(nèi)半徑：Ri=6150mm球殼材料的泊松比: 0.3球殼材料07MnNiMoVDR的彈性模量:E=206MPa操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩：=2.280Nmm液壓實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下支柱的附加彎矩=5.257 Nmm7.3.2 附加彎矩操作狀態(tài)下支柱的附加彎矩 = =6.094Nmm液壓實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下支柱的附加彎矩=7.722Nmm7.3.3 拉桿載荷的水平分力作用在支柱上的彎矩7.3.3.1 重力載荷形成的作用在支柱上的水平分力操作狀態(tài)下重力載荷形成的水平分力：=4486N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下重力載荷形成的水平分力：=8880N7.3.3.2 由最大彎矩形成的作用在支柱上的水平分力 = =1454N7.3.3.3由水平地震載荷和水平風(fēng)力F形成的作用在支柱上的水平分力： = =-8739N7.3.3.3 水平分力總和7.3.3.4 操作狀態(tài)下的水平分力：=4486+1454-8739=-2799N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的總水平分力=8880+1454-8739=1595N7.3.3.5 拉桿載荷的水平分力作用在支柱上的彎矩7.3.3.6 操作狀態(tài)下形成的彎矩：=-1.976Nmm液壓試驗(yàn)狀態(tài)下形成的彎矩=1.126Nmm7.3.4 總彎矩操作狀態(tài)下支柱的總彎矩:=2.204+6.094-1.976=6.322Nmm液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的總彎矩=5.257+7.722+1.126=1.411Nmm7.4 支柱穩(wěn)定性校核計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)：K3=1支柱的慣性半徑： =147.5支柱長(zhǎng)細(xì)比：支柱材料10號(hào)鋼的常溫屈服點(diǎn)：205MPa支柱換算長(zhǎng)細(xì)比=0.6830.215系數(shù)： 0.986 0.152彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓支柱穩(wěn)定系數(shù) =0.868等效彎矩系數(shù)：1截面塑性發(fā)展系數(shù):1.15單個(gè)支柱的截面系數(shù)：歐拉臨界力=5.179N支柱材料的許用應(yīng)力：操作狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核 +=60.0MPa液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核+=103.225MPa穩(wěn)定性校核通過。8 地腳螺栓計(jì)算8.1 拉桿作用在支柱上的水平分力2.82=N8.2支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦力支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦系數(shù):0.4支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦力:8.3 地角螺栓因，球罐不需要設(shè)置地腳螺栓，但為了固定球罐位置，設(shè)置兩個(gè) M30定位地腳螺栓。9支柱底板9.1支柱底板直徑基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土，其許用壓應(yīng)力:3.0MPa地腳螺栓直徑:d=30mm支柱底板直徑：mm選取底板直徑：9.2 底板厚度底板的壓應(yīng)力：=底板外邊緣至支柱外表面的距離：mm底板材料：Q235-A，225MPa底板材料的許用彎曲應(yīng)力：=底板的腐蝕裕量：Cb=3mm底板厚度：選取底板厚度：4010 拉桿計(jì)算10.1拉桿載荷計(jì)算10.1.1 重力載荷對(duì)拉桿產(chǎn)生的壓縮載荷操作狀態(tài)下的壓縮載荷 =液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的壓縮載荷 =10.1.2 最大彎矩對(duì)拉桿產(chǎn)生的壓縮載荷 =10.1.3 水平地震力和水平風(fēng)力對(duì)拉桿產(chǎn)生的壓縮載荷=33698N10.1.3 組合載荷10.1.4 操作狀態(tài)下拉桿承受的最大壓縮載荷：12567+3454+33986=49719N液壓試驗(yàn)狀態(tài)下拉桿承受的最大壓縮載荷=26655N10.2 拉桿的穩(wěn)定性校核10.3 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)：k3=110.4 拉桿橫截面的慣性矩拉桿的慣性半徑拉桿的長(zhǎng)細(xì)比拉桿材料常溫下的屈服點(diǎn)：拉桿材料10號(hào)鋼的常溫彈性模量：拉桿換算長(zhǎng)細(xì)比0.215系數(shù)： 0.986 0.152彎矩平面內(nèi)的軸心受壓拉桿穩(wěn)定性系數(shù)：=0.802拉桿材料的許用應(yīng)力：操作狀態(tài)下拉桿的穩(wěn)定性校核液壓試驗(yàn)狀態(tài)下拉桿的穩(wěn)定性校核10.3 拉桿與支柱連接焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算焊縫長(zhǎng)度：159=499.5mm焊縫焊腳尺寸：6mm支柱或拉桿材料屈服點(diǎn)的較小值：205MPa角焊縫系數(shù)：0.6拉桿承受的最大拉力焊縫許用剪切應(yīng)力：=0.42050.6=49MPa拉桿與支柱連接焊縫的剪切應(yīng)力校核：11 支柱與球殼連接最低點(diǎn)a的應(yīng)力校核11.1 a點(diǎn)的剪切應(yīng)力支柱與殼體連接焊縫單邊的弧長(zhǎng)：Lw=2559mm球殼a點(diǎn)處的有效厚度：35.9操作狀態(tài)下a點(diǎn)的剪切應(yīng)力：液壓試驗(yàn)狀態(tài)下a點(diǎn)的剪切應(yīng)力:=7.6MPa112 a點(diǎn)的緯向應(yīng)力操作狀態(tài)下a點(diǎn)的液柱高度：6229.65mm液壓試驗(yàn)狀態(tài)下a點(diǎn)的液柱高度：8638mm操作狀態(tài)下物料在a點(diǎn)的液柱靜壓力：6220.654539.81=0.028MPa液壓試驗(yàn)狀態(tài)下在a點(diǎn)的液柱靜壓力863810009.81=0.08MPa操作狀態(tài)下a點(diǎn)的緯向靜壓力：液壓試驗(yàn)狀態(tài)下a點(diǎn)的緯向靜壓力：11.3 a點(diǎn)的應(yīng)力校核操作狀態(tài)下a點(diǎn)的組合