6 设计计算
固体料仓的校核计算按以下步骤进行:
a) 根据地震或风载的需要,选定若干计算截面(包括所有危险截面)。
b) 根据JB/T 4735的相应章节,按设计压力及物料的特性初定仓壳圆筒及仓壳锥体各
计算截面的有效厚度δe。
c) 按6.1~6.18条的规定依次进行校核计算,计算结果应满足各相应要求,否则需要
重新设定有效厚度,直至满足全部校核条件为止。 固体料仓的外压校核计算按GB 150的相应章节进行。 6.1 符号说明
A —— 特性纵坐标值,mm; B —— 系数,按GB 150确定,MPa; C —— 壁厚附加量,C=C1+C2,mm;
C1 —— 钢板的厚度负偏差,按相应材料标准选取,mm;
C2 —— 腐蚀裕量和磨蚀裕量,mm;
腐蚀裕量对于碳钢和低合金钢,取不小于1 mm;对于不锈钢,当介质的腐蚀性极微时,取为0;对于铝及铝合金,取不小于1 mm;对于裙座壳取不小于2 mm;对于地脚螺栓取不小于3 mm;
磨蚀裕量对于碳素钢和低合金钢、铝及铝合金一般取不小于1mm,对于高合金钢一般取不小于0.5mm。 Di —— 仓壳圆筒内直径,mm; Do —— 仓壳圆筒外直径,mm;
Et —— 材料设计温度下的弹性模量,MPa; Ff —— 物料与仓壳圆筒间的摩擦力,N;
Fk1 —— 集中质量mk 引起的基本震型水平地震力,N; FV —— 集中质量mk引起的垂直地震力,N; FVi —— 集中质量i 引起的垂直地震力,N;
FV0?0—— 料仓底截面处垂直地震力,N;
FVI?I—— 料仓任意计算截面处垂直地震力,仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项,N;
g —— 重力加速度,取g =9.81m/s2; H —— 料仓总高度,mm; Ho —— 仓壳圆筒高度,mm; Hc —— 仓壳锥体高度,mm;
Hi —— 料仓顶部至第i段底截面的距离,mm; h —— 计算截面距地面高度(见图3),mm; hc —— 物料自然堆积上锥角高度(见图7),mm; hi —— 料仓第i段集中质量距地面的高度(见图3),mm;
hk —— 任意计算截面I-I以上集中质量mk距地面的高度(见图3),mm; hW —— 料仓计算截面以上的储料高度(见图7),mm;
I?Imm; —— 任意计算截面I-I处的基本振型地震弯矩,N·ME0?0mm; —— 底部截面0-0处的地震弯矩,N·MEMe—— 由偏心质量引起的弯矩,N·mm;
I?I—— 任意计算截面I-I处的风力弯矩,N·Mwmm; 0?0—— 底部截面0-0处的风力弯矩,N·Mwmm; MI?Imax—— M0?0max—— mc —— mmin —— mt —— mo —— m05 —— p —— po —— pI?Ih—— pI?Iv—— pa?ah—— pa?an—— pa?av—— pII?IIn——
pII?IIv——
qo —— qw ——
ReL—— 任意计算截面I-I处的最大弯矩,N·mm; 底部截面0-0处的最大弯矩,N·mm;
仓壳锥体质量与仓壳锥体部分所储物料质量之和,kg; 料仓最小质量,kg;
单位面积的仓壳顶质量与附加质量之和,kg; 料仓操作质量,kg; 料仓储料质量,kg; 设计压力,MPa; 设计外压力,MPa;
物料在仓壳圆筒计算截面I-I处产生的水平压力,MPa; 物料在仓壳圆筒计算截面I-I处产生的垂直压力,MPa;
物料对仓壳锥体计算截面a-a处产生的水平压力,MPa; 物料对仓壳锥体计算截面a-a处产生的法向压力,MPa; 物料对仓壳锥体计算截面a-a处产生的垂直压力,MPa; 物料对仓壳锥体大端II-II处产生的法向压力,MPa;
物料在仓壳锥体大端II-II处产生的垂直压力,MPa;
基本风压值,见GB 50009,或按当地气象部门资料,但均不应小于300 N/m2; 基本雪压值,N/m2。对我国主要地区,qw可从GB 50009中选取。当表中查不到时,可向当地气象部门咨询或取 qw =300 N/m2 。当料仓露天建在山区时,应将上述雪压值乘以系数1.2。 常温下材料屈服点,MPa;
?R?t——
设计温度下材料的许用应力,MPa;
T1 —— 料仓基本自振周期,s; We —— 地震载荷,N; Ws —— 雪载荷,N;
?—— 物料堆积密度,kg/m3;
?e—— 仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚,mm;
?ei—— 各计算截面设定的仓壳圆筒或仓壳锥体的有效壁厚,mm;
?t—— 仓壳顶的有效壁厚,mm;
?—— 仓壳锥体的半顶角,(°); ?—— 焊接接头系数;
?—— 物料与料仓壳体间的摩擦系数;
?f—— 物料与料仓壳体间摩擦产生的应力,MPa; ?z—— 组合轴向应力,MPa;
??—— 周向应力,MPa; ??—— 组合应力,MPa;
?—— 松散物料内摩擦角的最小值,(°); ?’—— 松散物料与壳体壁面的摩擦角,(°)。
6.2 料仓的结构类型
料仓壳体结构主要有拱顶式和锥顶式。
料仓支承结构主要有裙座式、带整体加强环耳式支座及耳式支座,见图1所示。
a) 裙座式支座 b) 带整体加强环耳式支座 c) 耳式支座式 图1 料仓的支承结构类型 6.3 料仓质量计算 料仓的操作质量按式(7)计算:
mo?mo1?mo2?mo3?mo4?mo5?ma?me ………………………(7)
式中:mo —— 料仓的操作质量,kg;
mo1 —— 仓壳(包括支座)质量,kg; mo2 —— 内件质量,kg;
mo3 —— 保温、防护材料质量,kg; mo4 —— 平台、扶梯质量,kg; mo5 —— 操作时料仓内物料质量,kg;
ma —— 人孔、接管、法兰及仓壳顶安装的附件质量,kg; me —— 偏心质量,kg。
料仓的最小质量按式(8)计算:
mmin?mo1?mo2?mo3?mo4?ma?me …..……………………(8)
6.4 自振周期
6.4.1 直径、厚度相等的料仓的基本自振周期
直径、厚度相等的料仓其基本自振周期应按式(9)计算:
T1?90.33H
moH?3 ……………………………(9) ?10t3E?eDi6.4.2 直径、厚度(或材料)沿高度变化的料仓的基本自振周期 直径、厚度(或材料)沿高度变化的料仓可视为一个多质点的体系,如图2所示。其基本自振周期按式(10)计算。其中直径和厚度不变的每段料仓质量,可处理为作用在该段高度1/2处的集中质量。 mnInHnHiH3Hhnm3I3m2I2h1him1I1 图2 多质点的体系示意图 nhi3nHi3Hi3T1?114.8?mi()(?t??t)?10?3 …..………………(10) Hi?1EiIii?2Ei?1Ii?1i?1n式中:Eit、Eit?1—— 第i段、第i-1段仓壳材料在设计温度下的弹性模量,MPa; mi —— 第i段的操作质量,kg ; Ii、Ii-1 —— 第i段、第i-1段仓壳截面惯性矩,mm4。
仓壳圆筒段: Ii?h2?(Di??ei)3?ei822?DieDif?ei ............................................................
(11)
仓壳锥体段: Ii?4(Die?Dif) ………………………………………..
(12)
式中:Die—— 锥壳大端内直径,mm;
Dif —— 锥壳小端内直径,mm; 6.5 地震载荷 6.5.1 水平地震力
任意高度hk(见图3)的集中质量mk引起的基本振型水平地震力按式(13)计算:
Fk1??1?k1mkg ………………………………………..(13)
式中:Fk1——
集中质量mk引起的基本振型水平地震力,N;
H2miIi