優(yōu)勝從選擇開始,我們是您最好的選擇!—— 中州期刊聯(lián)盟(新鄉(xiāng)市博翰文化傳媒有限公司)
0373-5939925
2851259250@qq.com
我要檢測 我要投稿 合法期刊查詢
您的位置:網(wǎng)站首頁 > 優(yōu)秀論文 > 正文

立式容器支腿的設(shè)計與計算

作者:丁天棟、王奇來源:原創(chuàng)日期:2013-12-07人氣:5561
 引言
在立式設(shè)備支撐設(shè)計中,支腿式支撐是常用的型式之一。然而,在我國現(xiàn)行支腿標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712.2-2007中,選用標(biāo)準(zhǔn)支腿有一定局限性,其局限性主要有以下幾個方面:①工程直徑限制;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公稱直徑DN1600以內(nèi)的立式容器支腿系列,但在實際工程中,公稱直徑超界的情況時有發(fā)生,在一些大直徑設(shè)備中,為了保證足夠的底部空間,還得選用腿式支座。②地質(zhì)條件及設(shè)計溫度限制;標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定設(shè)計溫度不高于200℃,風(fēng)壓不高于800Pa,抗震設(shè)防烈度不高于8度等,事實上在設(shè)計溫度高于200℃或氣象地質(zhì)條件超過此范圍時,支腿式支撐也是可用的。③支腿高度及容器高度的限制;這兩個高度在標(biāo)準(zhǔn)中是互相對應(yīng)的,然而,在實際工程設(shè)計中,經(jīng)常會遇到因為工藝需要而增大支腿或設(shè)備高度的情況,這時有些設(shè)計者通過選用大一到兩級規(guī)格支腿,這樣可能會造成支腿尺寸偏大,結(jié)構(gòu)不太合理。現(xiàn)在設(shè)計者大都通過強度計算軟件對容器進行強度校核,如果設(shè)計者掌握了支腿的計算方法,這些問題就能迎刃而解。
1 計算方法簡介
支腿的計算內(nèi)容包括:①支腿穩(wěn)定及強度計算;②地腳螺栓的強度計算;③基礎(chǔ)板的強度計算;④支腿裝配焊縫的強度計算?,F(xiàn)行支腿標(biāo)準(zhǔn)在附錄中給出了一種支腿的計算方法,對以上四種計算做出了具體說明。支腿式容器主要載荷見圖1,支腿的計算主要是圍繞水平載荷FH和垂直載荷W1進行的。
1.1 穩(wěn)定及強度計算 在支腿計算中,大量實例表明支腿壓應(yīng)力是支腿設(shè)計的控制因素。在支腿壓應(yīng)力計算中,應(yīng)考慮設(shè)備水平載荷FH和垂直載荷W1;這里需要說明的是由于在試壓工況下,不考慮地震力和風(fēng)載荷作用,因此,試壓工況僅有垂直載荷,因此在支腿壓應(yīng)力設(shè)計計算時,計算的是操作工況。單根支腿的壓應(yīng)力計算公式為:?滓c=■,其中FL2=■-■ 式中:σc—單根支腿壓應(yīng)力;FL2—單根支腿垂直反力;FH—水平載荷;HC—基礎(chǔ)頂面至設(shè)備質(zhì)心高度;N—支腿個數(shù);DB—支柱中心圓直徑;W1—垂直載荷;A—單根支腿的橫截面積。
支腿穩(wěn)定性計算還包括支腿的彎曲計算,彎曲計算其實就是支腿彎矩的計算,由于水平載荷FH會對地面引起傾覆力矩,當(dāng)有偏心載荷時,其偏心距應(yīng)計入水平載荷對地面引起傾覆力矩;同理,由于支腿頂部也是會引起傾覆力矩,這個力矩主要因為單根支腿垂直反力引起,由此,支腿兩端將產(chǎn)生反力矩,據(jù)此可計算支腿的彎曲應(yīng)力:
σb=■ 式中:σb—支腿彎曲應(yīng)力;R—每個支腿水平反力;L1—基礎(chǔ)班下表面至支腿裝配焊縫中心的長度;e—殼體外壁至支柱形心的距離;WMIN—單根支腿的最小抗彎截面模量。
需要說明的是,在支腿壓應(yīng)力和彎曲計算中,支腿的長細(xì)比起著主要作用,長細(xì)比愈大,支腿的臨界許用應(yīng)力越小,同時又加大了傾覆力矩的影響,容易導(dǎo)致支腿彎曲;因此,對支腿的長細(xì)比應(yīng)予控制;長細(xì)比計算公式為:
λ=■ 式中:λ—支腿長細(xì)比;k—有效長度系數(shù),與端部固定形式有關(guān),一般為常數(shù);IMIN—支腿最小慣性矩。
因此在選擇支腿時,可以從兩方面降低支腿長細(xì)比:①應(yīng)盡可能選擇較大IMIN,在同樣的截面積下,回轉(zhuǎn)半徑較大者,IMIN也會較大,這樣會提高支腿的穩(wěn)定性。②各支腿間采用斜拉桿支撐,這樣相當(dāng)于改變了端部固定形式,因為一般情況下,支腿端部固定形式可理解為一端固支一端簡支,這時的k值一般取0.7,當(dāng)采用斜拉筋支撐時,可理解為上下端同時固支,k值取0.5,k值下降從而提高了支腿穩(wěn)定性。
除了壓應(yīng)力及彎曲計算外,穩(wěn)定性及強度計算還應(yīng)包括支腿剪切計算,剪切應(yīng)力是由水平載荷引起的,計算公式為:?子=■;式中τ—支腿剪切應(yīng)力。
1.2 地腳螺栓強度計算 地腳螺栓強度計算包括拉應(yīng)力計算和剪切應(yīng)力計算,其計算公式為:
σbt=■-■
?子bt=■
式中:σbt—地腳螺栓拉應(yīng)力;Db—地腳螺栓中心圓直徑;nbt—一個支腿地腳螺栓數(shù);Abt—一個地腳螺栓的有效截面積;τbt—地角螺栓的剪切應(yīng)力。
由于在實際工程應(yīng)用中,同等規(guī)格的容器,單純通過改變地腳螺栓規(guī)格所引起的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力變化并不大,在很多情況下,地腳螺栓的強度富裕量是很大的,地腳螺栓僅起固定作用。
1.3 基礎(chǔ)板強度計算 基礎(chǔ)板強度計算主要是基礎(chǔ)壓縮應(yīng)力的計算,基礎(chǔ)的壓縮應(yīng)力主要由容器單根支腿垂直反力引起,計算方法同支腿的壓應(yīng)力類似,只是把支腿截面積換為了基礎(chǔ)板的面積:σc1=■ 式中:σbt—基礎(chǔ)上壓縮應(yīng)力;b1—基礎(chǔ)板長度;b2—基礎(chǔ)板寬度。
在實際工程設(shè)計中,判斷基礎(chǔ)壓縮應(yīng)力合不合格是由土建專業(yè)完成的,設(shè)備專業(yè)只需根據(jù)基礎(chǔ)壓縮來計算基礎(chǔ)板的厚度:
σ■=B■+Cb 式中:δb—基礎(chǔ)板厚度;B—支腿到基礎(chǔ)板邊緣別的最大長度;[σ]—基礎(chǔ)板許用應(yīng)力;Cb—基礎(chǔ)板腐蝕裕量。
降低基礎(chǔ)壓縮應(yīng)力的最有效方法就是增大基礎(chǔ)板的面積。在工程實際應(yīng)用中,我們?nèi)绻x用的是大面積的基礎(chǔ)板,還會給土建專業(yè)帶來方便。
1.4 裝配焊縫的強度計算 裝配焊縫的強度計算是對與本體裝配焊縫的強度計算,計算主要包括焊縫彎曲應(yīng)力計算、焊縫剪切應(yīng)力以及當(dāng)量應(yīng)力的計算,其計算公式如下:σf=■ τ1=■ σz=■
式中:R—每個支腿的水平反力;Z—焊縫的抗彎截面模量;τ1—支腿裝配焊縫的剪切應(yīng)力;A1—焊縫的橫截面積;σz—支腿裝配焊縫的當(dāng)量應(yīng)力。
2 結(jié)束語
很多設(shè)計者在立式容器使用條件超出標(biāo)準(zhǔn)支腿選用范圍時,不知該如何選用支腿,本文詳細(xì)介紹了立式容器支腿的計算方法,以供設(shè)計者在使用時參考,只有掌握了支腿的計算方法,設(shè)計有據(jù)可依,才能從根本上解決問題,使支腿設(shè)計變的更合理。

網(wǎng)絡(luò)客服QQ: 沈編輯

投訴建議:0373-5939925????投訴建議QQ:

招聘合作:2851259250@qq.com (如您是期刊主編、文章高手,可通過郵件合作)

地址:河南省新鄉(xiāng)市金穗大道東段266號中州期刊聯(lián)盟 ICP備案號:豫ICP備2020036848

【免責(zé)聲明】:中州期刊聯(lián)盟所提供的信息資源如有侵權(quán)、違規(guī),請及時告知。

版權(quán)所有:中州期刊聯(lián)盟(新鄉(xiāng)市博翰文化傳媒有限公司)

關(guān)注”中州期刊聯(lián)盟”公眾號
了解論文寫作全系列課程

核心期刊為何難發(fā)?

論文發(fā)表總嫌貴?

職院單位發(fā)核心?

掃描關(guān)注公眾號

論文發(fā)表不再有疑惑

論文寫作全系列課程

掃碼了解更多

輕松寫核心期刊論文

在線留言