水泥罐基础验算

集料拌和站基础及立柱设计计算书

汉十铁路客运专线HSSG-6标段一工区砼拌和站设置两台HZS-180型拌合机，每台拌合机配备6个罐，共4个水泥罐，每个拌和站的两个水泥罐基础联体设置。 一、设计资料

（1）每个水泥罐自重8t，装满水泥重100t，合计108t；水泥罐直径2.8m。水泥罐基础采用C25钢筋砼条形承台基础满足两个水泥罐同时安装。6个罐放置在圆环形基础上，圆环内径7米，外径11.46米，基础高1.5m，外露0.5m。基础采用φ18@300mm×300mm上下两层钢筋网片，架立筋采用φ18@450mm×450mm钢筋双排双向布置，基础顶预埋地脚钢板与水泥罐支腿满焊。

（2）水泥罐总高18.5米，罐高13.5米，罐径2.8米，柱高5m，柱子为4根正方形布置，柱子间距为2.06米，柱子材料为D21.9cm厚度8mm的钢管柱。

施工前先对地基进行处理，处理后现场检测，测得地基承载力超过350kpa。

二、水泥罐基础计算书 1、计算基本参数

水泥罐自重8t，装满水泥共重108t。 水泥罐总高18.5米，罐高13.5米，柱高5m。 2、地基承载力计算

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水泥罐基础要求的承载力 1)砼基础面积：S=97.51m2； 砼体积：V=97.51×1.5=146.65m3；

底座自重：Gd=146.65×2500×9.8=3592.925KN（砼自重按2500kg/m3）;

2）装满水泥的水泥罐自重：Gsz=6×108×9.8=6350.4KN； 3）总自重为：Gz=Gd+Gsz=3592.925+6350.4=9943.325KN； 4）基底承载力：P=Gz/S=9943.325/97.51=102kpa； 5) 基底经处理后检测的承载力P’≥140kpa； 6） P≤P’

经验算，地基承载力满足要求。

水泥罐基础满足地基承载力要求，则主机也同时满足承载力要求。

3、抗倾覆计算

抗倾覆计算以空罐计算，空罐计算满足则抗倾覆满足。 由于水泥搅拌机属于受风敏感且筒体高度较大，为确保筒体和施工人员的安全，根据《高耸结构设计规范》（GBJ135-2006以下简称高规），应考虑风荷载对结构的影响。

1）风荷载强度计算：跟全国风压表，枣阳地区最大风荷载取值为0.25KN/㎡。 2）风力计算：

平均作用高度为：H=13.5/2+5=11.75m；

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单根水泥罐的风力大小为F=A×W=13.5×2.8×0.25=9.45KN； 1个水泥罐的叠加倾覆力矩 M1=F×H=9.45*11.75=111.04KN·m 6个水泥罐的叠加倾覆力矩

Mz=F×H*6=9.45*11.75*6=666.24KN·m 3）抗倾覆计算

抗倾覆计算以空罐计算，6个水泥罐自重48t，力矩为基础宽度的4.16米，则基础与水泥罐总重产生的稳定力矩为

Gw=(Gd+Gs) /2×L=（359.3+48×9.8) /2*4.16=1725.8 KN·m Mz

对于单个罐体的四根柱子，每个罐体总重8t，每根承力柱的受力面积为Ss=3.14*0.219*0.008=0.0055㎡

四根承力柱的受力面积为Ssz=3.14*0.219*0.008*4=0.022㎡ 对于单个罐体每根柱子所受的压应力fk=8*9.8/0.022=3.56MPa 在风荷载作用下，考虑对其中一根柱子最大叠加应力，叠加应力时，最大力的柱脚的力臂为L=1.4米，最大风力矩为M1=111.04KN·m，叠加应力ft=M1/(Ss*L)=111.04/（0.0055*1.4）=14.42MPa

柱子所有的最大应力=fk+ft=3.56+14.42=17.97MPa

Q235钢材的容许应力为205MPa，故在最大不利条件小，柱子的强度满足要求。

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2）满罐钢柱承载力

对于单个罐体的四根柱子，每个罐体和水泥总重108t，每根承力柱的受力面积为Ss=3.14*0.219*0.008=0.0055㎡

四根承力柱的受力面积为Ssz=3.14*0.219*0.008*4=0.022㎡ 对于单个罐体每根柱子所受的压应力fm=108*9.8/0.022=48.11MPa

在风荷载作用下，考虑对其中一根柱子最大叠加应力，叠加应力时，最大力的柱脚的力臂为1.4米，最大风力矩为111.04KN·m，叠加应力ft=M1/(Ss*L)=1111.04/（0.0055*1.4）=14.42MPa

柱子所有的最大应力=fm+ft=48.11+14.42=62.53MPa

Q235钢材的容许应力为205MPa，故在最大不利条件小，柱子的强度满足要求。 5、钢柱的柔度稳定性

考虑在四根柱子情况下的失稳条件，利用压杆的欧拉公式进行验算。在风荷载叠加的最不利条件下，计算主力的临界应力。惯性矩为I=3.14*0.219*0.008*1.4*1.4*2=0.0216m4，柱脚为刚性连接，故压杆长度系数为μ=2，柱子的弹性模量为E=206GPa；罐体柔度几乎为0，故整体的杆体计算长度为柱子的长度，计算长度为L=5米，根据压杆

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欧拉临界失稳欧拉公式FCR?=3.14*3.14*206*10*0.0216/2(?L)（2*5)2=437900330.6N

失稳应力=437900330.6/0.0055=7962*103*MPa

柱子所有的最大应力=f+ft=3.56+14.42=17.97MPa，所以柱子不会失

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稳倾覆。

经以上验算，水泥罐的柱子、基础均满足强度及抗倾覆要求，水泥罐时安全的。

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