板式塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算

2.1 : 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)條件

  如下：1.塔體內(nèi)徑 D=2000mm，塔體高度近似計(jì)算H=40000mm，計(jì)算壓力Pc=1.0Mpa,計(jì)算溫度t=300C.

        2.設(shè)置地區(qū)：基本風(fēng)壓=400N/;地震防裂度為8度，場(chǎng)地土類：B類。

        3．塔內(nèi)裝有N=70快浮法塔板，每塊塔板上存留介質(zhì)層高度為=100mm，介質(zhì)密度=950kg/,沿塔每高5米左右開設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為8個(gè)，相應(yīng)的人孔安置半圓形平臺(tái)8個(gè)，平臺(tái)寬度B=900mm，高度為1000mm。

        4.塔外保溫層厚度=95mm,保溫材料密度=300kg/.

        5.塔體與裙座之間懸掛一臺(tái)再沸器，其操作質(zhì)量=400kg，偏心距e=2000mm。

        6. 塔體與封頭材料選用16MnR,,其=144MPa, =170MPa, =345MPa, =1.8MPa。

        7.裙座材料選用Q235—B。

        8.塔體與裙座對(duì)接焊接，塔體焊接接頭系數(shù)=0.85。

        9.塔體與封頭壁厚附加量取c=2mm，裙座壁厚附加量取c=2mm。

2.2 按壓力計(jì)算塔體厚度：

          ===8.2mm,

       C=2mm,圓整后=12mm;

2.3 封頭厚度計(jì)算：

          ===8.19mm,

       C=2mm,圓整后取=12mm;

2.4 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算：

2.4.1  筒體圓筒，封頭，裙座質(zhì)量

   圓筒質(zhì)量=59635.86=21372.56kg;

   封頭質(zhì)量=4382=876kg

   裙座質(zhì)量=5963.08=1835.68kg

   群體裙座質(zhì)量=+ +=21372.56+876+1835.68=24084.24kg;

注：1.塔體圓筒的總高度=35.86m;

2.查得DN2000，厚度12mm的圓筒每米質(zhì)量為596kg；

3.查得DN2000，厚度12mm的橢圓形封頭質(zhì)量取438kg，（其中封頭曲面深度500mm，直邊高度40mm；）

4.裙邊高度3080mm(厚度=12mm)

2.4.2 塔內(nèi)件質(zhì)量

     ==0.78547570=16485kg

     注：1.由表查得浮閥塔板每平方米的質(zhì)量為75kg。

2.4.3 保溫材料的質(zhì)量

     ==0.785=7282.9kg

式中，——封頭保溫層質(zhì)量，kg。

2.4.4 操作平臺(tái)及扶梯的質(zhì)量

      ==注：由表查得平臺(tái)質(zhì)量=150kg/,籠式扶梯質(zhì)量為=40kg/,籠式扶梯總高度=39m。

2.4.5 操作時(shí)物料質(zhì)量

      注：物料密度=950kg/,封頭容積=1.18,塔釜圓筒部分深度=1.8m,塔板層數(shù)N=70，塔板上液層高度=0.1m。

2.4.6 附件質(zhì)量

      kg

2.4.7 充水質(zhì)量

      式中：=1000kg/,

2.4.8 偏心載荷

2.4.9 全塔操作質(zhì)量

2.4.10 全塔最小質(zhì)量

2.4.11 水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量

2.5： 風(fēng)載荷計(jì)算

  以2—3段為例計(jì)算風(fēng)載荷：

   式中：—空氣動(dòng)力系數(shù)。對(duì)圓筒形容器。=0.7。

         —十米高處基本風(fēng)壓值，=400N/。

         —風(fēng)壓高度變化系數(shù)，，查表得=1.0

         —計(jì)算段長(zhǎng)度，=7000mm

         —脈動(dòng)影響系數(shù)，由表查得=0.72

         —它的基本自震周期，對(duì)等直徑等厚度的圓截面塔有：

         —脈動(dòng)增大系數(shù)，根據(jù)自酢周期T，查表得=2.59；

         —振型系數(shù)，由表差得，=0.11；

         —風(fēng)振系數(shù)，

         ；

         —塔有效直徑，設(shè)籠式扶梯與梯頂管線成90度角，可取a,b式中較大者。

         a:

         b:

                 =400mm, =400mm, ==100mm。

          則：a: =2024+2100+400+257=2881mm

              b: =2024+2100+257+400+200=3081mm 取，=3081mm

故

2.6 風(fēng)彎矩的計(jì)算

      2.6.1 對(duì)0-0截面

        =481500+1161（1000+1000）+7277（1000+2000+500）+18521（1000+2000+7000+5000）+25256（1000+2000+7000+10000+5000）+33532（1000+2000+7000+10000+10000+5000）=2.1327N.mm

      2.6.2 對(duì)1-1截面

==11611000+7277（1000+3500）+18521（2000+7000+5000）+33532（2000+7000+10000+10000+5000）=1.813N.mm

        2.6.3 對(duì)2-2截面

=72773500+18521（7000+5000）+31226.06（7000+10000+4550）+25256（1000+10000+5000）+33532（7000+10000+10000+5000）=2.1056N.mm

2.7 地震彎矩的計(jì)算

塔體高度H=40000mm,全塔操作質(zhì)量=92115.37kg,結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)=0.5，重力加速度g=9.81m/,地震影響系數(shù)=

由表得=0.3，=0.45

所以=0.092

算截面距地面高度h

0-0    截面：h=0，

1-1    截面：h=1000mm

2-2 截面：h=3000mm

等直徑等厚度的塔由

對(duì)于0-0截面

   =0.4570.50.092892115.399.8140000=7.6010N.mm

=1.25=1.257.6010=9.5013 N.mm

對(duì)于1-1截面

= =7.29 N.mm

=1.25=1.257.29 N.mm

對(duì)于2-2截面

   ==6.759 N.mm

=1.25=1.256.759=8.45 N.mm

2.8 偏心彎矩計(jì)算：

 N.mm

2.9 計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力

     =-C=12-2=10mm

2.10 操作質(zhì)量引起的軸向拉應(yīng)力

        2.10.1 對(duì)于0-0截面

        式中：裙座厚度：=12mm

              有效厚度：=12-2=10  =3.14

       2.10.2 對(duì)于1-1截面

        式中=92115.39-790=91325.35kg

            查得=5.8630

         2.10.3 對(duì)于2-2截面

       式中=92115.39-790-4393=86932.39kg

           A=3.14

2.11 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力

       2.11.1 對(duì)于1-1截面：

        =N.mm

        查表得：=27677000

       2.11.2 對(duì)于0-0截面

        =

     2.11.3 對(duì)于2-2截面

        式中==21.0560.7848=21.8401N.mm

            =N.mm

2.12 塔體與裙座危險(xiǎn)截面的遷都于穩(wěn)定性校核

   解體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核

       塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力發(fā)生在正常操作時(shí)的2-2截面

            滿足要求

       式中：

塔底與裙座的穩(wěn)定性校核

塔體的最大組合軸向壓應(yīng)力發(fā)生在停車時(shí)的2-2截面上：

 滿足要求

式中：

B值計(jì)算

查圖5-9得

對(duì)于1-1截面

滿足要求

B值計(jì)算

查圖5-8得

對(duì)于0-0截面

滿足要求

式中

2.13 塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核

水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力：

試驗(yàn)壓力和靜液柱引起的環(huán)向應(yīng)力：

靜液柱壓力

由試驗(yàn)壓力引起的軸向拉應(yīng)力：

水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力：

彎矩引起的軸向應(yīng)力

水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核：

筒體環(huán)向應(yīng)力校核：

滿足要求

最大組合軸向拉應(yīng)力校核：

滿足要求

最大組合軸向壓應(yīng)力校核：

滿足要求

吊裝時(shí)應(yīng)力校核

按吊裝點(diǎn)設(shè)在塔頂?shù)淖畈焕牡跹b條件進(jìn)行校核：

滿足要求

2.14基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)環(huán)尺寸：取

                  =2000+300

                 =2300mm

=2000-300

=1700mm

基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核

說明

(1)

(2)

取以上兩者中的最大值

選用75號(hào)混凝土，由表查得其許用應(yīng)力

滿足要求

基礎(chǔ)環(huán)的厚度

按有筋板時(shí)計(jì)算基礎(chǔ)換厚度

說明: ——材料的許用應(yīng)力，低碳鋼取

假設(shè)螺栓直徑為M42,由表查得l=160mm，當(dāng)b/l=138/160=0.86時(shí)，

由表查得

             故其中較大值，

  因此：

        圓整后取

2.15地腳螺栓設(shè)計(jì)

2.15.1地腳螺栓的最大拉應(yīng)力

說明：

;

取以上兩位數(shù)中較大值，

2.15.2地腳螺栓根徑

地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，對(duì)低碳鋼

為地腳螺栓根徑，mm

說明

n地腳螺栓個(gè)數(shù)，取n=36

選取地膠螺栓個(gè)數(shù)n=36

由表查得M42 螺栓的根徑,故選用37個(gè)M42的地腳螺栓,滿足要求。