球罐計算公式.doc

1設計條件設計壓力：p=2.2MPa設計溫度：-40水壓試驗壓力：PT=1.25P=2.75MPa球殼內(nèi)直徑：Di=12300mm(1000m)儲存物料：乙烯充裝系數(shù)：k=0.9地震設防烈度：7度基本風壓值：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鋼管球罐建造場地：類土地、近震、B類地區(qū)2球殼計算2.2計算壓力設計壓力：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 球殼各帶的厚度計算球殼內(nèi)直徑：Di=12300設計溫度下球殼材料07MnNiCrMoVDR的許用應力：=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液壓實驗時液體的質(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對應于自振周期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風載荷計算風載體形系數(shù)：k1=0.4系數(shù)：=1.607(查GB 123371998表17)風振系數(shù)：K2=1+0.35=1+0.351.607=1.562基本風壓值：q0=450N/m支柱底板底面至球殼中心的距離：H0=9688mm風壓高度變化系數(shù)：f1=1.00球罐附件增大系數(shù)：f2=1.1球罐的水平風力：=125360.41.5624501=3.815N6彎矩計算與的較大值：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力引起的最大彎矩=L=2.3872488=5.9397支柱計算7.1單個支柱的垂直載荷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單個支柱的橫截面積11790mm拉桿選用1596的鋼管。拉桿材料：10單個拉桿的橫截面積2884mm計算系數(shù)1.338操作狀態(tài)下的重力載荷5.253N液壓試驗狀態(tài)下的重力載荷 1.0407.1.3 最大彎矩對下段支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值A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液壓試驗狀態(tài)下下段支柱的最大載荷 =1.404+0.34.624 =1.4027.3單個支柱彎矩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力:=190.5MPa液壓試驗狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應力=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液壓實驗狀態(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液壓實驗狀態(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)定性校核計算長度系數(shù)：K3=1支柱的慣性半徑： =147.5支柱長細比：支柱材料10號鋼的常溫屈服點：205MPa支柱換算長細比=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單個支柱的截面系數(shù)：歐拉臨界力=5.179N支柱材料的許用應力：操作狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核 +=60.0MPa液壓試驗狀態(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支柱底板與基礎的摩擦力支柱底板與基礎的摩擦系數(shù):0.4支柱底板與基礎的摩擦力:8.3 地角螺栓因，球罐不需要設置地腳螺栓，但為了固定球罐位置，設置兩個 M30定位地腳螺栓。9支柱底板9.1支柱底板直徑基礎采用鋼筋混凝土，其許用壓應力: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力：=底板的腐蝕裕量：Cb=3mm底板厚度：選取底板厚度：4010 拉桿計算10.1拉桿載荷計算10.1.1 重力載荷對拉桿產(chǎn)生的壓縮載荷操作狀態(tài)下的壓縮載荷 =液壓試驗狀態(tài)下的壓縮載荷 =10.1.2 最大彎矩對拉桿產(chǎn)生的壓縮載荷 =10.1.3 水平地震力和水平風力對拉桿產(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 計算長度系數(shù)：k3=110.4 拉桿橫截面的慣性矩拉桿的慣性半徑拉桿的長細比拉桿材料常溫下的屈服點：拉桿材料10號鋼的常溫彈性模量：拉桿換算長細比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拉桿材料的許用應力：操作狀態(tài)下拉桿的穩(wěn)定性校核液壓試驗狀態(tài)下拉桿的穩(wěn)定性校核10.3 拉桿與支柱連接焊縫強度驗算焊縫長度：159=499.5mm焊縫焊腳尺寸：6mm支柱或拉桿材料屈服點的較小值：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力：=0.42050.6=49MPa拉桿與支柱連接焊縫的剪切應力校核：11 支柱與球殼連接最低點a的應力校核11.1 a點的剪切應力支柱與殼體連接焊縫單邊的弧長：Lw=2559mm球殼a點處的有效厚度：35.9操作狀態(tài)下a點的剪切應力：液壓試驗狀態(tài)下a點的剪切應力:=7.6MPa112 a點的緯向應力操作狀態(tài)下a點的液柱高度：6229.65mm液壓試驗狀態(tài)下a點的液柱高度：8638mm操作狀態(tài)下物料在a點的液柱靜壓力：6220.654539.81=0.028MPa液壓試驗狀態(tài)下在a點的液柱靜壓力863810009.81=0.08MPa操作狀態(tài)下a點的緯向靜壓力：液壓試驗狀態(tài)下a點的緯向靜壓力：11.3 a點的應力校核操作狀態(tài)下a點的組合