支腿強(qiáng)度計(jì)算-馮延忠

1、支腿強(qiáng)度計(jì)算對(duì)高度及直徑比擬小的立式容器常常采用支腿支撐的形式.一般采用4個(gè)支腿,本體直徑較小時(shí)采用3個(gè)支腿,直徑較大時(shí)采用支腿不少于6個(gè).這里介紹的支腿強(qiáng)度計(jì)算方法是在比擬設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)和JIS標(biāo)準(zhǔn)中支腿強(qiáng)度計(jì)算方法的根底上,考慮中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的要求和工程實(shí)用性形成的.1適用范圍1.1本計(jì)算方法適用于安裝在剛性根底,且同時(shí)符合以下條件的容器：1.1.1容器高度比不大于51.1.2總高度不大于10m1.2當(dāng)容器超出1.1所規(guī)定的尺寸限制時(shí),水平地震力和水平風(fēng)載荷應(yīng)按JB4710-92計(jì)算,不能使用本文所述的簡(jiǎn)化計(jì)算方法.2載荷的考慮2.1本計(jì)算考慮了地震載荷、風(fēng)載荷、自重、偏心載荷和管道載荷等.通過(guò)對(duì)

2、安裝工況、操作工況和試驗(yàn)工況的分析,計(jì)算時(shí)取最危險(xiǎn)的情況對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行計(jì)算.2.2操作工況考慮風(fēng)載荷和地震載荷同時(shí)作用時(shí),僅取0.25倍風(fēng)載荷與地震載荷組合工況.2.3試驗(yàn)工況不考慮地震載荷,僅考慮0.3倍的風(fēng)載荷組合工況.2.4地震載荷和風(fēng)載荷的計(jì)算采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法見(jiàn)JB/T4725-92附錄A.2.5雖然JB4710-92規(guī)定地震設(shè)防烈度為8度時(shí)才考慮垂直地震力,但是在工程中,地震設(shè)防烈度為8度的情況較多,在此均考慮垂直地震力的影響.2.6本文各計(jì)算式中垂直地震力Fev僅在考慮地震影響時(shí)計(jì)入.3載荷計(jì)算3.1水平地震力Pe=0.5：emgm對(duì)應(yīng)于各種工況的設(shè)備質(zhì)量:mo設(shè)備操作質(zhì)量包括殼

3、體及其附件,內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量,kgmw設(shè)備充水質(zhì)量水壓試驗(yàn)時(shí),kgmmin設(shè)備最小質(zhì)量安裝工況時(shí),kge地震系數(shù),對(duì)7、8、9度地震分別取0.23、0.45、0.90Pe水平地震力,N3.2垂直地震力Fev=0.4875RFev垂直地震力,N3.3水平風(fēng)載荷PW=0.95%肌.106DO容器外徑,mm,有保溫層時(shí)取保溫層外徑fi風(fēng)壓高度變化系數(shù),按設(shè)備質(zhì)心所處高度取代一一設(shè)備迎風(fēng)有效高度,mmq.一一10m高度處的根本風(fēng)壓值,N/m2FW水平風(fēng)載荷,N3.4支腿承受的彎矩M的計(jì)算先把模型簡(jiǎn)化成較支座,見(jiàn)以下圖：P.求取支點(diǎn)反力：水平力R和垂直力FVM水平力R=R+p垂直力FVM的求解見(jiàn)3

4、.53.5支座反力垂直力FVM的計(jì)算令設(shè)備外直徑為Do,計(jì)算彎矩為M,那么:計(jì)算彎矩MM=(RH+GegSe+PL)Ml0,M=P1Hx10(水壓試驗(yàn)工況)Pi一一風(fēng)載荷和地震載荷限制下的水平力,NH一一設(shè)備質(zhì)心距支腿底板高度,mmGe偏心載荷,kgSe偏心距離,mmP一一水平外載,NL一一水平外載距支腿底板高度,mmM支腿計(jì)算彎矩,N-mhz支月！高度,mm3.5.1三支腿的計(jì)算3.5.1.1水平力方向如以下圖所示：4M3DoFVM3.5.1.2水平力方向如以下圖所示:3.5.1.3上述兩種計(jì)算結(jié)果比照423故在計(jì)算時(shí)取第一種情況下計(jì)算的結(jié)果,即:4M3.5.2四支腿的計(jì)算3.5.2.1水平

5、力方向如以下圖所示:FVM二2、3M3D.FVM3D.3.5.2.2水平力方向如以下圖所示:FVM-,2M2D.Fz水平力方向3.5.2.3上述兩種計(jì)算結(jié)果比照11八2故在計(jì)算時(shí)取第二種情況下計(jì)算的結(jié)果,即:3.5.3六支腿的計(jì)算3.5.3.1水平力方向如以下圖所示:MM匚、3MFVM二3D.2M3D.3.5.3.3上述兩種計(jì)算結(jié)果比照F.v水不力方3.5.3.2水平力方向如以下圖所2/3.3/3故在計(jì)算時(shí)取第二種情況下計(jì)算的結(jié)果,即:FVM2M3.5.4.3上述兩種計(jì)算結(jié)果比照1/2-2.2/4故在計(jì)算時(shí)取第二種情況下計(jì)算的結(jié)果,即:M3.5.5N支腿的計(jì)算比照上述的結(jié)論,可推倒出N個(gè)支腿時(shí)

6、的單個(gè)支腿承受載荷FVM:_4MFVM二ND.3.6支腿載荷計(jì)算支腿簡(jiǎn)化模型見(jiàn)以下圖:支腿承受的彎矩MZMZ=RhZFVe4許用應(yīng)力支腿各部件的許用應(yīng)力按JB4710-92的規(guī)定.對(duì)于地震載荷、風(fēng)載荷參與的工況,許用應(yīng)力值可以將提升到1.2倍.本程序偏于平安考慮,未提升許用應(yīng)力值.支腿應(yīng)力校核最大壓應(yīng)力:FvemgRhz(FVM)eNz1000W最大拉應(yīng)力:Rhz(FVMFemg)eNz1000WW支腿截面的抗彎模量,cm3Nz支腿個(gè)數(shù)e從支腿的形心到本體外側(cè)的最大距離,mm計(jì)算方法見(jiàn)附錄1最大壓應(yīng)力:Fvemg(FVM)二F=Ny100A最大拉應(yīng)力:35.1彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力二Ml5.2垂直力產(chǎn)

7、生的應(yīng)力(FVM二Fl二.Fve-mgN100A5.3A 支腿截面積支腿穩(wěn)定性校核2,cmi一長(zhǎng)細(xì)比,此值應(yīng)小于200一計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),取1.0一支腿計(jì)算長(zhǎng)度,mmi支腿截面的慣性半徑小折減系數(shù),查下表入01020304050607080.0.9990.987；0.9610.9230.8740.8150.7480.6740.595入90100110120130140150160170.0.5130.4280.3590.3050.2630.2300.2020.1800.161入1801901200.0.1450.1310.120許用壓縮應(yīng)力cr=小(dtz(rtz支腿材料的許用應(yīng)力,MPa支腿的最

8、大壓應(yīng)力:：My二FyL-Cr5.4支腿強(qiáng)度校核支腿的最大拉應(yīng)力:-Ml二Fl二1底板的設(shè)計(jì)計(jì)算4(PH+PL),Fve+mg底板的壓應(yīng)力乙二一NzDo匚血bi底板的寬度,mmb2底板的長(zhǎng)度,mm底板計(jì)算厚度Sjdc底板最大無(wú)支撐區(qū)域?qū)?mm(計(jì)算方法見(jiàn)附錄1)上1底板材料的許用應(yīng)力,MPa1-7地腳螺栓的設(shè)計(jì)計(jì)算地腳螺栓的最大拉力 PB=FVM-Fve-mgNz如果PB0校核地腳螺栓的強(qiáng)度； 否那么不校核地腳螺栓,有設(shè)計(jì)者決定是否安裝地腳螺栓,建議安裝地腳螺栓以定位.所需螺栓的計(jì)算根徑 djo=4PBtj:：NB!BNB受拉側(cè)螺栓個(gè)數(shù)PB地腳螺栓的最大拉力,N!B地腳螺栓材料的許用應(yīng)力,MPa支腿與殼體的焊縫強(qiáng)度校核焊縫受剪面積AL=0.7072Lh_焊縫的最大組合應(yīng)力.max=2二2焊縫的許用剪切應(yīng)力k取0.7倍的抗拉許用應(yīng)力焊縫抗彎斷面系數(shù)WL=_.20.7072L兒L焊縫有效長(zhǎng)度,mmhL焊縫腰高,mm在此假設(shè)支腿與殼體焊縫處為剛