塔设备强度计算裙座基础环和螺栓计算
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塔设备强度计算裙座基础
环和螺栓计算
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㈡基础环板设计
1. 基础环板内、外径的确定
裙座通过基础环将塔体承受的外力传递到混凝土基础上,基础环的主要尺寸为内、外直径(见下图),其大小一般可参考下式选用
(4-68)
式中:
D
-基础环的外径,mm;
ob
D
-基础环的内径,mm;
ib
D
-裙座底截面的外径,
is
mm。
2. 基础环板厚度计算
在操作或试压时,基础环板由于设备自重及各种弯矩的作用,在背风侧外缘的压应力最大,其组合轴向压应力为:
(4-69)
式中:
A
-基础环面积,mm2;
b
W
-基础环的截面系数,mm3;
b
(1)基础环板上无筋板
基础环板上无筋板时,可将基础环板简化为一悬臂梁,在均布载荷s bmax的作用下,基础环厚度:
(4-70)
式中:
d
-基础环厚度,mm;
b
[s]b-基础环材料的许用应力,MPa。对低碳钢取[s]b=140MPa。
(2)基础环板上有筋板
基础环板上有筋板时,筋板可增加裙座底部刚性,从而减薄基础环厚度。此时,可将基础环板简化为一受均布载荷s bmax作用的矩形板(b×l)。基础环厚度:
(4-71)
式中:
d
b
-基础环厚度,mm;
M
s
-计算力矩,取矩形板X、Y轴的弯矩M x、M y中绝对值较大者,M x、M y按计算,N·mm/mm。无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16mm。
㈢地脚螺栓
地脚螺栓的作用是使设备能够牢固地固定在基础底座上,以免其受外力作用时发生倾倒。在风载荷、自重、地震载荷等作用下,塔设备的迎风侧可能出现零值甚至拉力作用,因而必须安装足够数量和一定直径的地脚螺栓。塔设备在基础面上由螺栓承受的最大拉应力为:
(4-72)
式中:
s B-地脚螺栓承受的最大拉应力,MPa。
当s B≤0时,塔设备可自身稳定,但为固定塔设备位置,应设置一定数量的地脚螺栓。
当s B>0时,塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径可按式(4-73)计算:
(4-73)
式中:
d1-地脚螺栓螺纹小径,mm;
C2-地脚螺栓腐蚀裕量,取3mm;
n-地脚螺栓个数,一般取4的倍数;对小直径塔设备可取n=6;
[s]bt-地脚螺栓材料的许用应力,选取Q-235-A时,取[s]bt=147MPa;选取16Mn时,取[s]bt=170MPa。圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24。
㈣裙座体与塔体底封头的焊接结构
裙座体与塔体的焊接形式有下表所示的两种:
名称结构要求特点适用对象
对接焊
缝裙座与塔体直径相等,二者
对齐焊在一起
焊缝承受压应力作用,可承受较
高的轴向载荷
大型塔设备
搭接焊
缝裙座内径稍大于塔体外径
焊缝承受剪应力作用,受力条件
差
小型塔设备
1.裙座体与塔体对接焊缝(如)J-J截面的拉应力校核
(4-74)式中D it-裙座顶截面的内直径,mm。
2.裙座体与塔体搭接焊缝(如)J-J截面的剪应力校核
(4-75)
(4-76)
式中:
A W-焊缝抗剪断面面积,mm2;
D
-裙座壳顶部截面的外直径,mm;
ot
M max J-J-搭接焊缝处的最大弯矩,N·mm;
m max J-J-压力试验时塔设备的最大质量(不计裙座质量),Kg;
m0J-J-J-J截面以上塔设备的操作质量,Kg;
W W-焊缝抗剪截面系数,mm3;
[s]W t-设计温度下焊接接头的许用应力,取两侧母材许用应力的小值,MPa。
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