球罐计算公式.doc

1设计条件设计压力：p=2.2MPa设计温度：-40水压试验压力：PT=1.25P=2.75MPa球壳内直径：Di=12300mm(1000m)储存物料：乙烯充装系数：k=0.9地震设防烈度：7度基本风压值：450基本雪压值：450支柱数目：8支柱选用：4269钢管 10钢拉杆选用：1596钢管球罐建造场地：类土地、近震、B类地区2球壳计算2.2计算压力设计压力：p=2.2MPa球壳各带的物料液柱高度：h=324.9h2=7158.4h3=9891.7物料密度：=453/m重力加速度：g=9.81m/s球壳各带的计算压力：=2.2+324.94539.81=2.201MPa=2.2+7158.44539.81=2.232MPa=2.2+9891.74539.81=2.244MPa2.2 球壳各带的厚度计算球壳内直径：Di=12300设计温度下球壳材料07MnNiCrMoVDR的许用应力：=203MPa焊缝系数：=1厚度附加量：C=1.1+1=2.1 =35.53=36.00 =36.19取球壳名义厚度n=383球壳质量计算球壳平均直径：12338球壳材料密度:7850/m充装系数:k=0.9水的密度: 1000/m球壳外直径:D=12536基本雪压值:q=450N/球面的积雪系数: CS=0.4球壳质量:=12338387850=142657 kg物料质量:=123004530.9=397241 kg液压实验时液体的质量:=123001000 =974348kg积雪质量:=125364500.4=2264 kg保温层质量: =12920kg；支柱和拉杆的质量: =10121kg；附件质量: =7150kg。操作状态下的球壳质量：=+=142657+397241+2264+12920+10121+7150=573109 kg液压试验状态下的球壳质量：=+ =142657+974348+10121+7150=1134276 kg球壳最小质量：=+=142657+10121+7150=159928 kg 4地震载荷计算4.1自振周期支柱底板底面至球壳中心的距离:H0=9688支柱数目:n=8支柱材料10号钢的常温弹性模量:ES=19210MPa支柱外直径:=426支柱内直径:=408支柱横截面的惯性矩I=支柱底板底面至上支耳销子中心的距离:l=7200拉杆影响系数=1-=0.164球罐的基本自振周期T=0.8445s4.2 地震力综合影响系数：CZ=0.45地震影响系数的最大值：0.23(查GB 123371998表15)特征周期：=0.3对应于自振周期T的地震影响系数：=0.0905球罐的水平地震力：0.450.09055731099.81=2.292N5风载荷计算风载体形系数：k1=0.4系数：=1.607(查GB 123371998表17)风振系数：K2=1+0.35=1+0.351.607=1.562基本风压值：q0=450N/m支柱底板底面至球壳中心的距离：H0=9688mm风压高度变化系数：f1=1.00球罐附件增大系数：f2=1.1球罐的水平风力：=125360.41.5624501=3.815N6弯矩计算与的较大值：2.292+0.253.815=2.387N=3.815N=2.387N力臂：L=H0-l=9688-7200=2488由水平地震力和水平风力引起的最大弯矩=L=2.3872488=5.9397支柱计算7.1单个支柱的垂直载荷7.11上段支柱的重力载荷操作状态下的重力载荷=7.028N液压试验状态下的重力载荷=1.391N7.1.2下段支柱的重力载荷支柱中心圆半径:R=Ri=6150mm拉杆与支柱的夹角:=27.8单个支柱的横截面积11790mm拉杆选用1596的钢管。拉杆材料：10单个拉杆的横截面积2884mm计算系数1.338操作状态下的重力载荷5.253N液压试验状态下的重力载荷 1.0407.1.3 最大弯矩对下段支柱产生的垂直载荷的最大值A向受力B向受力A向受力B向受力0-0.2500-18-0.23781080.O73390036 -0.202318-0.23781440.20231260.146972-0.077354-0.14691800.25001620.23780.2500=1.8041047.1.4 拉杆作用在下段支柱上的垂直载荷的最大值A向受力 B向受力-1818-0.1009-360-0.09601854-0.0877036-0.09605490-0.03123672-0.059390126-0.031272108-0126162-0.08171081440.0593162198-0.1009144180009600.1009=2.8201047.2组合载荷最大弯矩对下段支柱产生的垂直载荷与拉杆作用在下段支柱上的垂直载荷之和的最大值发生在A向5号支柱：1.804104 +2.820104 =4.624104 N操作状态下下段支柱的最大垂直载荷=5.253+4.624=5.715N液压试验状态下下段支柱的最大载荷 =1.404+0.34.624 =1.4027.3单个支柱弯矩7.3，1偏心弯矩 操作状态下赤道线的液柱高度：hoe=3741.7mm液压试验状态下赤道线的液柱高度：hTe=6150mm操作状态下物料在赤道线的液柱静压力：=3741.74539.81=0.017MPa液压试验状态下液体在赤道线的液柱静压力： =615010009.81 =0.06MPa球壳有效厚度38-2.1=35.9操作状态下球壳赤道线的薄膜应力:=190.5MPa液压试验状态下球壳赤道线的薄膜应力=241.4MPa球壳内半径：Ri=6150mm球壳材料的泊松比: 0.3球壳材料07MnNiMoVDR的弹性模量:E=206MPa操作状态下支柱的偏心弯矩：=2.280Nmm液压实验状态下支柱的附加弯矩=5.257 Nmm7.3.2 附加弯矩操作状态下支柱的附加弯矩 = =6.094Nmm液压实验状态下支柱的附加弯矩=7.722Nmm7.3.3 拉杆载荷的水平分力作用在支柱上的弯矩7.3.3.1 重力载荷形成的作用在支柱上的水平分力操作状态下重力载荷形成的水平分力：=4486N液压试验状态下重力载荷形成的水平分力：=8880N7.3.3.2 由最大弯矩形成的作用在支柱上的水平分力 = =1454N7.3.3.3由水平地震载荷和水平风力F形成的作用在支柱上的水平分力： = =-8739N7.3.3.3 水平分力总和7.3.3.4 操作状态下的水平分力：=4486+1454-8739=-2799N液压试验状态下的总水平分力=8880+1454-8739=1595N7.3.3.5 拉杆载荷的水平分力作用在支柱上的弯矩7.3.3.6 操作状态下形成的弯矩：=-1.976Nmm液压试验状态下形成的弯矩=1.126Nmm7.3.4 总弯矩操作状态下支柱的总弯矩:=2.204+6.094-1.976=6.322Nmm液压试验状态下支柱的总弯矩=5.257+7.722+1.126=1.411Nmm7.4 支柱稳定性校核计算长度系数：K3=1支柱的惯性半径： =147.5支柱长细比：支柱材料10号钢的常温屈服点：205MPa支柱换算长细比=0.6830.215系数： 0.986 0.152弯矩作用平面内的轴心受压支柱稳定系数 =0.868等效弯矩系数：1截面塑性发展系数:1.15单个支柱的截面系数：欧拉临界力=5.179N支柱材料的许用应力：操作状态下支柱的稳定性校核 +=60.0MPa液压试验状态下支柱的稳定性校核+=103.225MPa稳定性校核通过。8 地脚螺栓计算8.1 拉杆作用在支柱上的水平分力2.82=N8.2支柱底板与基础的摩擦力支柱底板与基础的摩擦系数:0.4支柱底板与基础的摩擦力:8.3 地角螺栓因，球罐不需要设置地脚螺栓，但为了固定球罐位置，设置两个 M30定位地脚螺栓。9支柱底板9.1支柱底板直径基础采用钢筋混凝土，其许用压应力:3.0MPa地脚螺栓直径:d=30mm支柱底板直径：mm选取底板直径：9.2 底板厚度底板的压应力：=底板外边缘至支柱外表面的距离：mm底板材料：Q235-A，225MPa底板材料的许用弯曲应力：=底板的腐蚀裕量：Cb=3mm底板厚度：选取底板厚度：4010 拉杆计算10.1拉杆载荷计算10.1.1 重力载荷对拉杆产生的压缩载荷操作状态下的压缩载荷 =液压试验状态下的压缩载荷 =10.1.2 最大弯矩对拉杆产生的压缩载荷 =10.1.3 水平地震力和水平风力对拉杆产生的压缩载荷=33698N10.1.3 组合载荷10.1.4 操作状态下拉杆承受的最大压缩载荷：12567+3454+33986=49719N液压试验状态下拉杆承受的最大压缩载荷=26655N10.2 拉杆的稳定性校核10.3 计算长度系数：k3=110.4 拉杆横截面的惯性矩拉杆的惯性半径拉杆的长细比拉杆材料常温下的屈服点：拉杆材料10号钢的常温弹性模量：拉杆换算长细比0.215系数： 0.986 0.152弯矩平面内的轴心受压拉杆稳定性系数：=0.802拉杆材料的许用应力：操作状态下拉杆的稳定性校核液压试验状态下拉杆的稳定性校核10.3 拉杆与支柱连接焊缝强度验算焊缝长度：159=499.5mm焊缝焊脚尺寸：6mm支柱或拉杆材料屈服点的较小值：205MPa角焊缝系数：0.6拉杆承受的最大拉力焊缝许用剪切应力：=0.42050.6=49MPa拉杆与支柱连接焊缝的剪切应力校核：11 支柱与球壳连接最低点a的应力校核11.1 a点的剪切应力支柱与壳体连接焊缝单边的弧长：Lw=2559mm球壳a点处的有效厚度：35.9操作状态下a点的剪切应力：液压试验状态下a点的剪切应力:=7.6MPa112 a点的纬向应力操作状态下a点的液柱高度：6229.65mm液压试验状态下a点的液柱高度：8638mm操作状态下物料在a点的液柱静压力：6220.654539.81=0.028MPa液压试验状态下在a点的液柱静压力863810009.81=0.08MPa操作状态下a点的纬向静压力：液压试验状态下a点的纬向静压力：11.3 a点的应力校核操作状态下a点的组合