水泥罐抗風驗算計算書

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1、京新高速公路臨河至白疙瘩段三標一分部（K532+150～K565+000段）水泥罐抗風驗算計算書中國交通建設股份有限公司京新高速公路LBAMSG-3項目總承包管理部第一項目部二〇一五年四月水泥罐抗風驗算計算書一、驗算內容及驗算依據為保證我項目水泥罐安全性對我分部拌合站筒倉的抗風性能進行了驗算。主要從拌合站筒倉支撐構件的強度、穩(wěn)定性及基礎的傾覆性進行了驗算，并提出相應的抗風加固措施。驗算依據為：《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）及《公路橋梁鋼結構設計規(guī)范》。二、風荷載大小的確定根據現(xiàn)場調研及相關工區(qū)提供的資料，檢

2、算時取罐體長度為12m，支腿長度為9.0m。罐體直徑為5.0m,自重為10t，滿載時料重300t。根據《公路橋涵設計基本規(guī)范》中的4.4.1條確定風荷載的大小。根據資料顯示，我項目部施工范圍內混凝土攪拌站在沿線大風區(qū)分區(qū)范圍、風向、最大風速分別為主導風向NW，最大風速53m/s。相關抗風的設計計算以此為依據。表1風級風速換算表風級風速m/s風級風速m/s風級風速m/s1024.5-28.41128.5-32.61232.7-36.91337.0-41.41441.5-46.11546.2-50.9《公路橋涵設計基本規(guī)范》中的4

3、.4.1條規(guī)定，作用于結構物上的風荷載強度可按下式計算：（1）式中—風荷載強度（Pa）；—基本風壓值（Pa），，系按平坦空曠地面，離地面20m高，頻率1/100的10min平均最大風速（m/s）計算確定；一般情況可按《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》中附錄D“全國基本風壓分布圖”，并通過實地調查核實后采用；—風載體形系數(shù)，對橋墩可參照《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》中表4.4.1-1，其它構件為1.3；—風壓高度變化系數(shù)，可參照《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》中表4.4.1-2，風壓隨離地面或常水位的高度而異，除特殊高墩個別計算外，為簡化計算，橋梁工程

4、中全橋均取軌頂高度處的風壓值；—地形、地理條件系數(shù)，可參照《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》中表4.4.1-3。針對本工程場地實際特點，取k1=1.3，k2=1.0，k3=1.3。取風級11下的風速為30m/s，風級13下的風速為39m/s，風級15下的風速為48m/s；風級17下的風速為58m/s。計算得罐體每延米的荷載強度見表2。表2風級與風荷載強度大小風級風速m/sW0paK1K2k3Wpa迎風面積m2延米風載強度kN/m1130562.51.311.3950.654.751339950.61.311.31606.658.0315

5、481440.01.311.32433.6512.1717582102.51.311.33553.2517.77三、不同工況下立柱強度、穩(wěn)定性及整體傾覆檢算為了考慮罐體支架的內力，檢算過程采用有限元數(shù)值計算方法。根據工程的實際使用情況及受力最不利原則，驗算時重點對罐體滿載的情況進行了立柱的強度及穩(wěn)定性驗算。罐體立柱采用φ330mm（壁厚8mm），立柱間橫撐采用槽鋼120x40x4.5mm。有限元模型見圖1及圖2。3.1風級11結構性能抗風驗算風級11時的風荷載和罐體滿載時的恒荷載（包括自重）組合進行立柱的強度、穩(wěn)定性驗算。同時

6、對風級11時的風荷載和罐體空載時的恒荷載組合進行了基礎的穩(wěn)定性驗算。（1）罐體滿載狀態(tài)下立柱的強度及穩(wěn)定性驗算在11級風荷載作用下，按照風荷載+罐體滿載時計算得到的立柱應力見圖3。圖3風荷載+罐體滿載時立柱應力圖（單位：kpa）從圖3可知，在立柱底截面的應力最大，最大壓應力為111MPa?！惰F路橋梁鋼結構設計規(guī)范》中3.2.1條的規(guī)定，Q235鋼的彎曲基本容許應力為140MPa。在主力+風力組合下，容許應力提高系數(shù)為1.2倍，所以提高后的彎曲容許應力為140*1.2=168MPa。從分析結果上看，立柱底截面的最大應力數(shù)值均小于

7、168MPa，故在風級11+罐體滿載狀態(tài)下，立柱的強度滿足規(guī)范要求。從桿件的局部穩(wěn)定性來看：取鋼管立柱L=4.5m檢算。鋼管回轉半徑r=/4=113.9mm長細比λ=L/r=4500/113.9=40查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)表，φ=0.88立柱的穩(wěn)定容許應力為0.88x168=148Mpa,立柱的實際應力小于立柱的穩(wěn)定容許應力，所以立柱的穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。（2）罐體滿載狀態(tài)下支撐構件的整體穩(wěn)定性驗算為了進一步研究罐體滿載狀態(tài)下支撐構件的整體穩(wěn)定性，本報告采用有限元軟件進行了屈曲特征值分析，輸入自重（不變）和風荷載（可變）后進行屈曲

8、分析。分析結果輸出的特征值變成屈曲荷載系數(shù)，屈曲荷載系數(shù)乘以風荷載（可變）加上自重等于屈曲荷載值，分析結果見表3。表3支撐構件的整體穩(wěn)定性模態(tài)特征值120.72235.76360.15從表3可知，罐體滿載狀態(tài)下支撐構件的整體穩(wěn)定性屈曲荷載系數(shù)最小為20.72，滿足穩(wěn)定性要求。