水泥砼系统水泥罐稳定性计算书终稿

水泥砼系统水泥罐稳定性计算书

根据测量结果，一、二、三工区水泥罐顶部中心与底部中心偏离最大的是：一工区贵广120楼的直径为3.25m，高度为23.467m的水泥罐，偏离值为15cm。

因此，以罐体直径为3.25m，高度为23.467m的水泥罐为计算对象，计算条件为：12级台风，风速取36.9m/s,且风向与罐体的倾斜方向一致；水泥重量按满载150t计；考虑测量误差，偏离值按20cm计算。

一、风荷载计算

1.计算罐体下部排架的迎风面积S1

罐体下部排架包括立柱、支撑角钢及焊接肋板等

a．Φ219×8×8258立柱4根

0.219×8.3×4=7.271㎡

b．支撑角钢∠75×8×3283型,共8根；∠75×8×1907型，共4根；∠75×8×2834型，共4根；

0.075×3.283×8+0.075×1.907×4+0.075×2.834

×4=3.392㎡

C．焊接肋板

①-8×253×403型共4块；②-8×99×250型共4块；

③-8×235×830型共4块；④-8×250×764型共4块；

⑤-8×250×323型共4块；⑥-8×74×250型共4块；

①：（0.09+0.235）×0.403×1/2×4=0.263㎡；

②：（0.099×0.25）×1/2×4=0.05㎡；

③：0.235×0.83×4=0.78㎡；

④：0.25×0.764×4=0.764㎡；

⑤：（0.25+0.09）×0.323×1/2×4=0.22㎡；

⑥：0.74×0.25×1/2×4=0.37㎡；

S1=7.271+3.392+0.263+0.05+0.78+0.764+0.22+0.37

=13.11㎡

2.上部罐体的迎风面积S2

上部罐体可分为三部分：高度7m~9m圆锥体部分、高度9m~23.25m圆柱罐体部分、高度23.25m以上不规则部分，取罐体最大截面积为迎风面积。

a．高度7m~9m罐体部分的迎风面积

1/2×3.25×2=3.25㎡

b．高度9m~23.25m罐体部分的迎风面积

3.25×（23.25－9）=46.313㎡

c．高度23.25m以上罐体部分的迎风面积

（3.25+0.687）×0.217×1/2+0.03×0.657×2

=0.467㎡

d．上部罐体的迎风面积S2

S2=3.25+46.313+0.467

=50.03㎡

3．风力计算

a．风力公式

风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。根据伯努利方程得出的风－压关系，风的动压为：

wp=0.5·ro·v² (1)

其中wp 为风压[kN/m²]，ro为空气密度[kg/m³]，v为风速[m/s]。

由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为r=ro·g, 因此有ro=r/g。在(1)中使用这一关系，得到：

wp=0.5·r·v²/g (2)

此式为标准风压公式。在标准状态下(气压为1013 hPa （毫巴）, 温度为15°C), 空气重度r=0.01225 [kN/m³]。纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s²], 得到

wp=v²/1600 (3)

此式为用风速估计风压的通用公式。将风速代入(3), 12 级大风相当于32.7m/s-36.9 m/s, 取最大值36.9 m/s，得到风压wp≈0.85[kN/m²]；

b．风荷载计算

①：上部罐体所受风力F1

F1=0.85×50.03=42.53KN

②：下部排架所受风力F2

F2=0.85×13.11=11.14KN

③：水泥罐整体受到的风力F3

F3= F1+ F2=53.67 KN

二、水泥及罐体自重力的计算

1.重心计算

a．上部罐体重心高度位置h1的计算

满负荷工作时，上部罐体重心在罐体中心位置处。

①：上部罐体体积V

V=1/3×2.5×π×（3.25/2）2+π×（3.25/2）2×（23.25－9.5）+1/3×π×（3.25/2）2×0.217－1/3×π×

（0.687/2）2×0.076

=6.91+114+2.764－0.094

=123.58m³

②：上部罐体重心距地面高度h1

123.58/2=6.91+π×（3.25/2）2×（h1－9.5）

得：h1=16.12m

b．下部排架结构的重心距地面高度h2

h2=（8.3/2）+0.5=4.65m

2．满负荷工作时，水泥罐质量及整体重心位置计算①：满负荷工作时，上部罐体的质量m1

m1=150+7.489+0.213=157.7t

②：下部排架质量m2

m2=2.72+0.2+0.046+0.105=3.071t

③：水泥罐总质量m3

m3=157.7+3.071=160.771t

④：由水泥罐的质量分布可知，水泥罐整体重心在距地面高度16.12m处。

3.水泥罐重心的偏距L偏的计算

16.12/23.467=L偏/0.2

得：L偏=0.14m

三．罐体稳定性计算

1.弯矩与剪力计算

a.弯矩计算

①：上部罐体所受风力相对基础中心产生的弯矩M1

M1= F1×h1=42.53×16.12=685.58KN·m

②：下部排架所受风力相对基础中心产生的弯矩M2

M2=F2×h2=11.14×4.65=51.80 KN·m

③：风力相对基础中心产生的合弯矩M风

M风= M1+ M2=685.58+51.8

=737.4 KN·m

④：由于偏心，水泥罐自重引起的相对基础中心的弯矩

M自的计算

M自= m3g L偏=160.77×10×0.14

=225.1 KN·m

⑤：水泥罐基础中心处受到的合弯矩M合