1160m3丙烷气球罐壁厚计算和强度校核方案.docx

1160m3丙烷气球罐壁厚计算和强度校核方案1.1 球壳计算111计算压力1.1.2 球壳各带厚度计算1.1.3 环境温度下球壳计算应力1.2 球罐质量计算1.3 地震载荷计算1.3.2 自振周期1.3.3 地震力1.3.4 风载荷计算1.3.5 弯矩计算1.3.6 支柱计算1.351单个支柱的垂宜载荷135.2组合载荷1.353单个支柱弯矩135.4支柱稳定性校核1.355地角螺栓计算1.3.5.6支柱底板1.357拉杆计算1.358拉杆与支柱连接焊缝强度验算球壳计算1.1.1计算压力球壳各带的物料液柱高度：hi=Omm；h2=2540mm；h3=7180mm；h1=9733mm；物料：丙烷地震设防烈度：8度安装地区：兰州球罐建造场地：H类，近震温度：35丙烷饱和蒸汽压：1.231MPa丙烷密度：474kgm3重力加速度：9.8ms2充装系数:0.9要求设计容积为700,由V=IW得R=5550mm,3R一球罐半径K=O.9c1=1.6084液柱高度HH=I.6084X5550=8926.628927mm试验压力：1.231+Hpgio-6=0.041MPa球壳各带的计算压力：Pe=p+h,<p×1OMPPi=I.231+0=1.231MPp,=1.231÷2540×474×9.8=1.243MPp3=1.231+7180×474×9.8=1.264MPpc4=1.231+9733×474×9.8=1.683MP112球壳各带厚度计算球壳内径Di=I11OOmm球壳材料16MnR在设计温度下的许用应力：g'=163MP焊缝系数：=厚度附加量：C=C1+C2=0+1=1(mm)Sm=219切7?取=25mm§n=22.2mtri!1d2=25nmBd3=22.56/Wn取5/3=28mm5“=29.7zw721Rj4=30,M1.1.3环境温度下球壳计算应力丙烷在时的饱和蒸气压：p=1.231MPa环境温度下球壳的最大计算压力：P=P+hQp1'球壳下极的有效厚度：b=5C=30T=29mm如P.DtS=也窃=118.044MP£=119.192MPa£=121.202MPaS=161296MP环境温度下球壳的计算应力：S=S1.2球罐质量计算球壳材料密度：p=7850充装系数:k=0.9水的密度：P3=1000m3球壳赤道带外直径Do=I1160mm球面的积雪系数：Cs=O.4基本雪压值：q=750NI京球壳各带球心角：CC1=65OCrr=55CC1iT=30%=65球壳各带质量计算：«r=1(A+J1(i-c与)$H1A×I1=久1160÷25F(I-皿多XZSx7850XIOT=6167(%)m=1+(cos与TiII与)7AXI1=y(11160+25p(Qw拳-m巧×25×7850×10-*=22357()E=W(4+ia)2(cosjm)“4x=j(10600÷28尸(3容-M巧×28×7850X10=25053(%)m=(A÷6j(1-CDSy)tfn4AXI1=I(106000÷30)a(1-ms制×30×78S0×I1=74070)球壳的质量：=r+r+m"+=60984(“)物料质量：m2=为汴/XI1=7×I11OOax474×0.9XI1=291715(%)OO液压试验时液体质量：m3=?DmXI1=7×IiiO伊X1000x10-=683815(4)66积雪质量：m4=；8宿×IOT=r-5×11160a×750×04×IoY=2989()4g4X9.0保温层：材料一泡沫聚氨基甲酸乙酯密度：错误!未找到引用源。厚度：50mm保温层体积：m1=p=11.15×45=501.7Sfcg=(DJ-DJ)=IX(111603-111001)=11.15m1支柱和拉杆的质量：ITi6=SOOOOkg附件质量：m7=12000kg操作状态下的球罐质量：m0=m+m2+1+m5+m6+m7=378189(kg)液压试验状态下的球罐质量：m=m1+m3+m6+m7=786799(kg)球罐最小质量：mrain=m+m6+m7=102984(kg)1.3地震载荷计算1.3.1 自振周期支柱底板面至球壳中心的距离：Ho=8000mm支柱数目：=8支柱材料16MnR的常温弹性模量：错误!未找到引用源。支柱外直径：d°=380,加错误!未找到引用源。支柱内直径：4=362?支柱横截面的惯性矩：I=-Wo-dj)=27×(426J4084)=2.562X108mm4支柱地板面至拉杆中心线与支柱中心线交点处的距离：/=3600拉杆影响系数：/1/21540(ha/2×5400=1-)(3F)=I-嬴9x(3-8)=0j48球罐的基本自振周期：_Uea»<x1O->_378189×80001×0.248×1Q-*_T=%-3nE91-=J3×8X206XX2562XIOe=6，3s1.3. 2地震力综合影响系数：C=O45；由于兰州地区地震设防烈度为8级，建造场地为类场地土，由GB12337-89表14、图9查的地震影响系数最大值：ma=0.45(查GB12337-98表16得)；对应与自振周期T的地震影响系数："0)"j=层蓊,。23=03282球罐的水平地震力:F=C2cm9g=05×378198×0329x96=0.S487×IO4(AT)1.3. 3风载荷计算风载荷系数：K尸0.4；系数。=15(按GB12337-98表15用比例内插法算的)；风振系数:K2=UO.35×,=1+0.35×1.5=1.525基本风压值：qo=300Nm2;支柱底板底面至球壳中心的距离：Ho=5600mm;球罐的水平风力：r=(¾+2t)¾KAXI1=×11160aX0.4X1S432X550×1)62x11xKT4=35005(Ao1.3.4弯矩计算(Fc+0.25Fh.)与冗,的较大值尸max；5+025=1X)36x1O6÷O2Sx48596=1258x104可求得：%=48596由于水平地震力和水平风力引起的最大弯矩:Mmax=1r1=1258×IO6×3000=3.774XIot(ME)1.3.5支柱计算1.3.5.1单个支柱的垂直载荷(1)重力载荷操作状态下的重力载荷:液压试验状态下的重力载荷:.mtg1318522X9.8.一Gr=-=5=116XIOa(IV)HO(2)下段支柱的重力载荷：支柱中心圆半径：错误!未找到引用源。；错误!未找到引用源。拉杆与支柱的夹角：2Rsin等2X5550后喈0=arctni-=arctan元而="驴单个支柱的横截面积：A二(4一d；)=(4262-4082)=11790mm2钢管选用如19x8的钢管,拉杆材料：10。单个拉杆的横截面积:&=(3；_/19?_1032)=2790丽2计算系数:A9.2790.K=1+2-pm1=1+2×r=zw,44.9=1.168A产11790操作状态下的重力载荷:9端券=7液压试验状态下的重力载荷:(3)最大弯矩对下段支柱产生的垂直载荷的最大值:2fmax2cosqMmaXKnR,nKRM()max=0.16673.774X1Ot=iw7×68S55=jx1°4W(4)拉杆作用在下段支柱上的垂直载荷的最大值:1.3.5.2组合载荷操作状态下下段支柱的最大垂直载荷：M=%+供+必)m=7487×10+13527×1O,=8397X10,(A液压试验状态下下段支柱的最大垂直载荷：F48596W=(+03(i+J1)war=1383x10*+03x13527x10x571s=1384×10(T)1.3.5.3单个支柱弯矩(1)偏心弯矩操作状态下赤道线的液柱高度：错误!未找到引用源。液压试验状态下赤道线的液柱高度：错误!未找到引用源。操作状态下液体在赤道线的液柱静压力：%=hwA9X1Ot=4000X474×9.81×10t=0.018S(MPa)液压试验状态下支柱的偏心弯矩:“ri(I-A)1.384X10×6520×232206×10»X0.7=7.11XW6(Me)(2)附加弯矩操作状态下支柱的附加弯矩:_6EJ?禹?7(1-)(1-A)Ho液压试验状态下支柱的附加弯矩:6EsIeRi21r2="HIE6×206×10s×2.524X10×140.8×55S0/2×3000.、=80003×206×10aX(I-8000)*°J=18490(KME)(3)拉杆载荷的水平分力作用在支柱上的弯矩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:3X-1Sin/CoS2/Sin丝-KnAn2×a74Sx1O*1.168x82790.180-×f*44.9X3'449xstn-=6003AI117908液压试验状态下重力载荷的水平分力:自=也4n外。s2sin幽KnAnZx1eiex1Ot1.168×8-X2790,180*×xin44.9×cos244.9×Stn5=0937N117900由最大弯矩形成的作用在支柱上的水平分力=×-sin/7cos27sin-cos(9,.KnRA8'4×3.774XIOt2790.118×8×5550×11790*jrn449xm×m225m1W由水平地震力和水平风力Fz形成的作用在支柱上的水平分力=-4m22Z51.2S8×10=-73691X水平分力综合操作状态下的总水平分力:=1+¾=6003+7947-73691=-59741液压试验状态下的总水平分力：=+÷=10937+794773691=-54807N拉杆载荷的水平分力作用在支柱上的弯矩操作状态下形成的弯矩：17×107(Xmm)211a2×(-54807)×SOOO2×30002町=8000a液压试验状态下形成的弯矩:a”1P12132x(-50189)X550()2X330()2-n77uM,=-z-3=-4.852X1ONmm73H188003(4)总弯矩操作状态下支柱的总弯矩：Mo=MoMo2Mo3=2.75XIOt+5.702×IO7-52506×IO7=7264X10液压试验状态下支柱的总弯矩:M=M+Mt2+MT3=7.11X10e÷179XIoe-417×IO7=1.468×IO71.3.5.4支柱稳定性校核计算长度系数