实验炉设计中接管兼作拉撑结构的计算方法
混凝土支撑轴力计算方法
混凝土支撑轴力监测范本1工程概况?????该工程包括盾构始发井兼轨排井及后明挖段，设计为1～3跨的闭合框架结构，其中盾构始发井基坑开挖深度约为18.9m，明挖段基坑开挖深度约17.5m；基坑深度范围内大部分为砂层，以淤泥质粉细砂层为主，基坑底部几乎全部位于淤泥质粉细砂层。
基坑设计采用800mm厚的地下连续墙+内支撑的围护结构体系。
内支撑采用3道支撑体系，第一道为具有一定刚度的冠梁，第二、三道为Ф600、t=14的钢管，在灌梁和斜撑上共埋设13个钢筋混凝土支撑轴力监测点。
基坑监测点平面位置见图1。
?????由于基坑开挖深度较大且附近有一级公路高架桥和铁路双线桥，属于一级基坑，必须通过监测随时掌握土层和支护结构的内力变化情况，将监测数据与设计预估值进行分析对比，以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期值，以确定优化下一步施工参数，以此达到信息化施工的目的，确保工程安全。
2轴力监测的原理?????对于混凝土支撑，目前实际工程采用较多的是钢弦式应力计方法测量钢筋的应力，其基本原理是利用振动频率与其应力之间的关系建立的。
受力后，钢筋两端固定点的距离发生变化，钢弦的振动频率也发生变化，根据所测得的钢弦振动频率变化即可求得弦内应力的变化值。
其计算公式如下：?????P g＝K(??)+b??????????????????????????⑴?????P g?平均=(P1+P2+P3+P4+…+P n)/n?????⑵?????δg=P g?平均/S g???????????????????????????????????⑶?????P混凝土=δg·S混凝土·E混凝土/E g?????????????⑷式中P g———钢筋计轴力；P g?平均———钢筋计荷载平均值；δg———钢筋计应力值；S g———钢筋计截面积；P混凝土———混凝土桩荷载值；E混凝土———混凝土弹性模量；E g———钢筋弹性模量；S混凝土———混凝土桩横截面积。
GB150.3全国锅炉委员会培训讲义
全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2012年2月
目
录
� 受内压圆筒和球壳（第三章）
� 受外压圆筒和球壳以及外压曲线（第四章） � 各种封头的设计计算方法（第五章） � 开孔补强的设计方法（第六章） � 法兰设计计算方法（第七章）
A规范性附录） 非圆形截面容器（附录AA-规范性附录） � 非圆形截面容器（附录 B规范性附录） 钢带错绕筒体（附录BB-规范性附录） � 钢带错绕筒体（附录 （附录 C资料性附录 ） 密封结构（ 附录CC-资料性附录 资料性附录） � 密封结构 （附录 D资料性附录 ） 焊接接头结构（ 附录DD-资料性附录 资料性附录） � 焊接接头结构 � 关于低温压力容器的基本设计要求 （附录 E规范性附录 ） 附录EE-规范性附录 规范性附录）
Pc δc = L [σ ]t K
1) 规则拉撑结构的系数L和K： L = max(L1, L2, L3 )
2) 不规则拉撑结构的系数L和K： 3个支撑点的内部没有支撑的最大圆直径为d， 取通过3 (a) 取通过 则支撑的间距
2 L = dc / ；
(b) 按最大圆通过的相应支撑点类型，系数K取表 5-14的 当支撑结构中存在不同支撑点类型时 ）。 平均值（ 平均值（当支撑结构中存在不同支撑点类型时 当支撑结构中存在不同支撑点类型时）。
� 无折边锥壳小端与筒体连接处的加强计算 1）压力作用下为满足变形协调产生的边缘应力校核 (GB150-1998包括的计算内容) 力QS作用下，为满足连接边缘的力平衡和变形协调所 ）轴向力 2）轴向 产生的应力校核 (GB150-2011新增的计算校核内容) � 有折边锥壳与筒体连接处进行的加强计算方法同GB1501998中的方法
GB150-2011培训宣贯-容标委
注： 1) 轴向力f1以代数值代入，拉为正，压为负；
2) 以下的计算方法仅针对QL为正的情况，如QL为负，应采用其他分析
方法进行计算。
连接边缘的环向应力：
DiL 2QL c 1 Y 2
该环向应力的极限条件为：
头结构形式作了调整,并增加了若干E类焊接接头的结构
形式
附录E “关于低温压力容器的基本设计要求”
- 按材料和制造技术要求，对低温压力容器的界定作了
修改
- 更加严格了适用“低温低应力工况”的条件
受内压壳体的强度设计
GB150中关于内压壳体的强度计算考虑的失效模式
是结构在一次加载下的塑性破坏
无需加强
增加厚度
0.001 10°
15°
20°
最大角度，α
25°
30°
35°
注：曲线系按最大应力强度（主要为轴向弯曲应力）绘制，控制值为3[σ]t。 图5-11 确定锥壳大端连接处的加强图
注：
1. 曲线系按最大应力强度(主 要为轴向弯曲应力)绘制，控
制值为3[]t；
2. 当pc/[]t < 0.002时(相当 于2 /Di < 0.002)
t
1.0
Mises Tresca
中径公式
p/([ ] )
t
0.5
0.0
1
2
3
径比K
按塑性失效准则时圆筒计算 压力与径比的关系
分析讨论 由级数展开得
K 1 1 K 1 2 1 K 1 5 ln K 2 ... K 1 3 K 1 5 K 1
pL2 2 ln K
电站锅炉钢结构中的垂直支撑节点计算方法
１ 螺栓 选用 １ ． Ｓ 材 质 为 ２ 。Ｍｎ ｉ Ｇ ／ ） ０９ ， ０ ＴＢ Ｂ
Ｔ ３ —９ ３６ ３ — ５
螺母 选用 １ Ｈ， 质为 ３ Ｇ ／ ３ ３ ０ 材 ５ Ｂ Ｔ ６ ３—９ ５ 垫圈选 用 Ｈ Ｃ ５ 材质为 ４ Ｇ ／ ３ ３ ９ Ｒ４， ５ Ｂ Ｔ ６ ３— ５ ２ 螺 栓直 径 Ｍ ＝ ２ｍ 和 Ｍ ＝ ７ ｍ ） ２ ｍ ２ ｍ
根 据大 轴 力垂 直支 撑 的特 点我 们采 取 以下两 种 措施 。
垂直支 撑节 点进 行计 算和 怎样 配制 高 强螺 栓 已成 为做施 工设 计 的关 键 计 算 部 分 ， 因此 我 们 根 据 国
家 的有 关标 准和 规 范 ， 标 准 节 点 的计 算 进 行 扩 对 展 。本 文对 大轴 力垂 直支 撑节 点 的计算 和 高强 螺
② 节点 板 的校核 计算
节 点板 按美 国计 算方 法 ： 即受 拉 （ ） 围按 压 范
第一 孔 作 ３ 延 线 ， 图 １所示 ， ９ ｍ Ｏ度 如 Ｌ＝９５ｍ
Ｓ ＝３． ９． ０ Ｘ９ ５＝２ ９８． ｍ ５ｃ ２ ９８． ． ５ ＝５ ２ ｔ ５ ０Ｋ ５ Ｘ１ ９ ８ ＞３ ０ ｔ
Ｃ ｌｕａｉｎｏ ｒｉ ｌ ｕ ｐ ｒ ｏｎ ｈ ａｃ ｌｔ ｆ ｏ Ｖｅｔ ａ ｐ ｏ ｔ ｉｔｉ ｔｅ ｃ Ｓ ｊ ｎ
Ｕｔｌｔ ｉ ｒ Ｓ ｅ ｌＳｔ ｕ ｔ ｒ ｉｉ Ｂｏ ｌ ｔ ｅ ｒ ｃ ｕ ｅ ｙ ｅ
Ｌｉ ｎ ｕ Ｈｏ ｇ
（ ａｂｎＢ ｉ ｒＣ ．Ｌｄ ， ｒｉ １０ ４ ， ｈｎ ） Ｈ ｒｉ ｏｌ ｏ ｔ． Ｈａ ｎ ５ ０ ６ Ｃ ｉａ ｅ ｂ
１ 垂 直 支 撑 的作 用
１ 垂直 支撑 与 柱 和梁 组 成 空 间桁 架 体 系 ， ） 保 证结 构 的空 间工 作 ， 高结构 的整 体 刚度 。 提 ２ 承担 和传递 水平 荷 载 。 ） ３ 保 证柱 的侧 向稳 定 ， 供 水 平 支 撑 的 弹 性 ） 提
立管伸缩量与支架承重计算实例
立管伸缩量与支架承重计算实例锅炉加入时间：2009-3-19 17:15:18 admin 点击：591一、立管伸缩量计算1、已知项：钢材热伸缩系数：α＝12×10－6 m/m ℃安装环境温度： t1＝30 ℃(冷水管)，15 ℃（热水管）运行温度：t2＝5 ℃(冷水管)，60 ℃（热水管）弹性模量：E=2.5×105 Mpa计算长度：从四层固定支架到补偿器：L1=31.45 M从补偿器到二十层固定支架：L2=23.5 M管径：见设计院系统图。
2、计算公式：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2) ×(t2-t1)热应力：σ＝E(ΔL/L)热推力：P1=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）3、结果：冷水供水管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为缩量；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－74 Mpa；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.7 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.7 MN，为拉力。
冷水回水同程管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为拉伸值；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－75 MP；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力。
冷水回水管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为拉伸值；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－74 Mpa；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.16 MN，为拉力。
第八章受拉构件承载力计算
第八章受拉构件承载力计算受拉构件承载力计算是结构工程中的重要计算方法之一、在工程设计中，经常需要对受拉构件的承载能力进行计算，以确保结构的安全可靠。
本章将介绍受拉构件的承载力计算方法。
受拉构件的承载力计算主要包括两个方面：材料的承载能力和构件的承载能力。
首先是材料的承载能力。
最常用的材料是钢和混凝土，我们以钢材为例进行说明。
钢材的承载能力主要包括屈服承载力和破坏承载力两个方面。
其次是构件的承载能力。
构件的承载能力与其几何形状和受力状态有关。
常见的构件形式有直角梁、T梁和圆形梁等。
计算构件的承载能力需要考虑构件的截面形状和跨度等因素。
对于直角梁，常用的计算方法是根据构件的截面面积和受力状态来确定承载能力。
通常情况下，直角梁的承载能力与其截面面积成正比，与跨度的平方成反比。
例如，一根直角梁的截面面积为100平方毫米，跨度为3米，则其承载能力为100平方毫米/3米²=33.33N/m。
对于T梁和圆形梁，计算方法稍有不同。
通常需要考虑构件的截面形状和受力状态来确定承载能力。
对于T梁，常用的计算方法是根据构件的腹板、翼缘和腹板连接处的承载能力来确定整个构件的承载能力。
对于圆形梁，常用的计算方法是根据构件的圆心角和弦长来确定整个构件的承载能力。
在进行受拉构件的承载力计算时，还需要考虑附加荷载和预应力等因素。
附加荷载是指施加在构件上的除自重以外的荷载。
预应力是指施加在构件上的预先施加的拉应力，用来提高构件的承载能力。
这些因素可以通过增加构件的截面面积或改变构件的几何形状来增加构件的承载能力。
总之，受拉构件的承载力计算是保证结构安全可靠的重要环节。
在进行计算时，需要考虑材料的承载能力和构件的承载能力，并考虑附加荷载和预应力等因素的影响。
通过合理计算和设计，可以确保结构的安全性和可靠性。
管道支持架的计算方法
管道支持架的计算方法简介管道支持架是用于支撑和固定管道的重要组件。
正确计算管道支持架的方法非常关键，它直接影响到管道的稳定性和安全性。
本文将介绍一种常用的管道支持架的计算方法。
计算方法管道支持架的计算主要包括以下几个步骤：步骤一：确定荷载首先需要确定施加在管道上的荷载情况，包括管道本身的重量、管道内流体的重量、环境荷载等。
可以根据设计要求和实际情况来确定各种荷载的数值。
步骤二：选择支撑方式根据荷载和管道的特点，选择合适的支撑方式。
常见的支撑方式包括简支、固支和弹性支撑等。
不同的支撑方式对应不同的计算方法。
步骤三：计算支持反力根据支撑方式的选取，计算支持反力的大小和方向。
使用相关的力学公式和计算方法，可以得到支持反力的数值。
步骤四：确定支持点布置根据支持反力和管道的特点，确定支持点的布置。
合理的支持点布置能够最大限度地提高支撑效果，确保管道的稳定性。
步骤五：设计支撑材料和结构根据支持点布置和支撑反力的大小，选择合适的支撑材料和结构。
支撑材料应具有足够的强度和刚度，能够承受施加在其上的荷载。
步骤六：进行计算和验算将以上步骤中得到的各项参数代入相关的计算公式中进行计算，并进行相应的验算。
通过计算和验算可以确定支撑材料和结构的尺寸和数量。
结论通过以上计算方法，我们可以设计出合理而稳定的管道支持架。
在实际工程应用中，需要根据具体情况进行调整和优化，确保管道的安全运行。
参考文献[1] 张三, 李四. 管道支持架设计手册. 北京：XX出版社，20XX.[2] 王五, 赵六. 管道支持架的计算方法研究. 机械设计与制造，20XX，(10): 50-55.。
支架载荷简单计算过程概述
支架强度计算支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。
计算因从支架前面吹来（顺风）的风压及从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压曲（压缩）以及拉伸强度，安装螺栓的强度等，并确认强度。
（1）结构材料选取支架材料，确定截面二次力矩I M和截面系数Z。
（2）假象载荷1）固定荷重（G）组件质量（包括边框）G M +框架自重G K1+其他G K2固定载荷G=G M+ G K1+ G K22）风压荷重（W）（加在组件上的风压力（W M）和加在支撑物上的风压力（W K）的总和）。
W=1/2×（C W×σ×V02×S）×a×I×J3）积雪载荷（S）。
与组件面垂直的积雪荷重。
4）地震载荷（K）。
加在支撑物上的水平地震力5）总荷重（W）正压：5）=1）+2）+3）+4）负压：5）=1）-2）+3）+4）载荷的条件和组合（3）悬空横梁模型（4）A-B间的弯曲应力顺风时A-B点上发生的弯曲力矩：M1=WL2/8应力σ1=M1/Z （5）A-B间的弯曲（6）B-C间的弯曲应力和弯曲形变（7）C-D间的弯曲应力和弯曲形变（8）支撑臂的压曲（9）支撑臂的拉伸强度（10）安装螺栓的强度基础稳定性计算1、风压载荷的计算2、作用于基础的反作用力的计算3、基础稳定性计算当受到强风时，对于构造物基础要考虑以下问题：①受横向风的影响，基础滑动或者跌倒②地基下沉（垂直力超过垂直支撑力）③基础本身被破坏④吹进电池板背面的风使构造物浮起⑤吹过电池板下侧的风产生旋涡，引起气压变化，使电池板向地面吸引对于③～⑤须采用流体解析等方法才能详细研究。
研究风向只考虑危险侧的逆风状态以下所示为各种稳定条件：a．对滑动的稳定平时：安全率F s≥1.5；地震及暴风时：安全率F s≥1.2b．对跌倒的稳定平时：合力作用位置在底盘的中央1/3以内时地震及暴风时：合力作用位置在底盘的中央2/3以内时c．对垂直支撑力的稳定平时：安全率F s≥3；地震及暴风时：安全率F s≥2附件1：△风荷载计算△（1）设计时的风压载荷W=C w×q×A w（作用于阵列的风压载荷公式）式中W——风压荷重C w——风力系数q ——设计用速度压（N/m2）A w——受风面积（m2）（2）设计时的速度压q=q0×a×I×J式中q——设计时的速度压（N/m2）q0——基准速度压（N/m2）a——高度补偿系数I——用途系数J——环境系数1）基准速度压。
管道支撑结构的计算方法
管道支撑结构的计算方法简介管道支撑结构是指用于支撑和固定管道的各种构件和系统。
在设计和建造管道系统时，正确计算管道支撑结构的方法至关重要。
本文将介绍一种常用的计算方法。
计算方法步骤1. 确定管道参数：首先需要准确确定管道的尺寸、材质和重量等参数。
2. 确定管道载荷：根据具体的工程情况和设计要求，确定管道的载荷类型和作用力大小。
3. 选择支撑方式：根据管道的载荷类型和作用力大小，选择适合的支撑方式，如吊杆、支座或衬垫等。
4. 计算支撑点布置：根据管道的载荷类型和作用力大小，计算合理的支撑点布置位置，确保管道的稳定性和安全性。
5. 计算支撑材料和尺寸：根据管道的载荷类型、作用力大小和支撑点布置位置，计算所需的支撑材料和尺寸。
在选择支撑材料时，要考虑其强度、耐腐蚀性和可持续性等因素。
6. 设计支撑结构：根据计算结果，设计管道支撑结构的详细布置和连接方式，确保支撑结构的稳定性和可靠性。
管道支撑结构的优化为了优化管道支撑结构的设计，可以采取以下措施：- 选用高强度材料：选择高强度、轻量化的材料，可以减轻管道支撑结构的自重，提高整体结构的稳定性。
- 合理布置支撑点：合理布置支撑点，减小管道结构的变形，提高管道的使用寿命。
- 使用仿真软件：利用计算机仿真软件，对管道支撑结构进行模拟和分析，优化设计方案。
总结管道支撑结构的计算方法包括确定管道参数、确定管道载荷、选择支撑方式、计算支撑点布置、计算支撑材料和尺寸，以及设计支撑结构等步骤。
为了优化设计，可以采取选用高强度材料、合理布置支撑点和使用仿真软件等措施。
正确计算和设计管道支撑结构对于保证管道系统的稳定性和安全性至关重要。
管架载荷计算
管架载荷计算规定1 总则本规定适用于设计管架时计算管道重量载荷、弹性载荷及摩擦力。
其余载荷如：风载、地震载荷等可根据需要按相应规定计算。
2 考虑承载的一般原则2.1 当采用可变弹簧支吊架时，与其相邻的刚性支架的载荷应适当加大。
一般取弹簧支吊架承受的最大载荷的15%作为转移载荷，作川在相邻刚性支架上。
2.2 对靠近泵，压缩机，汽轮机等敏感设备的支吊架，应能承受相应管段的全部重量。
2.3 计算安全阀排气管道上的支吊架载荷时（排气管口为T型的除外），尚应根据布置情况，考虑排气反作用力。
排气反力按下式计算：（2—1）式中：F—排气管上气流的反作用力，kg；Q—气体或蒸汽排放量，kg/h；K—气体或蒸汽的绝热指数；T—安全阀入口绝对温度，K；M—气体或蒸汽的分子量。
3 重量载荷的确定3.1 重量载荷包括管道、管道附件、保温层材料、介质的重量（当介质比重小于1,且管道需进行水压试验时按充水重量考虑）。
另外，根据需要考虑雪载荷等的作用。
3.2 由于管段形式和支承点所处位置不同，支吊架所承受的重量载荷亦不尽相同。
为此，本规定将一般管段大致分为几种主要形式，分别采用以下简化方法计算支吊架重量载荷。
3.2.1 水平直管段3.2.1.1 无集中载荷的水平直管段作用于管架上的重量载荷，按下式计算：式中：RA 、RB、RC—分别为直管段作用于A、B、C管架上的重量载荷，kg；q—每米管道的重量，kg/m；L1、L2—管段长度，m。
3.2.1.2 带有集中载荷（阀门等）的水平直管段作用于两端管架上重量载荷按下式计算：式中：P—集中载荷，kg；a、b—分别为集中载荷点至管架A、B的距离，m。
3.2.2 垂直L形管段作用于两端管架上的重量载荷，按下式确定。
3.2.3 Z形管段3.2.3.1 水平Z形管段平面Z形管段作用于两端管架上的重量载荷，其计算公式比较复杂，为简化计算可利用作图法进行。
作图步骤如下：先按比例画出AB管段各段长度，并在A、B两点间连直线，然后分别从L1、L2、L3各段的中点向AB引垂线，可分别得到a、b、c的长度，再将其代入式（3—8）和式（3—9），即可求出两支承点的载荷。
隅撑计算方法范文
隅撑计算方法范文1.建立杆件模型：根据实际结构的几何形状和连杆关系，将结构简化为一个由杆件和节点组成的杆件模型。
通常情况下，杆件可以看作是刚性杆件，节点可以看作是一种连接杆件的点。
2.确定节点受力：通过节点的力的平衡条件，确定节点受力的水平和垂直分力，并利用受力平衡方程来计算节点受力的大小。
3.计算杆件受力：根据杆件的几何形状和节点受力的大小和方向，利用几何关系和受力平衡方程来计算杆件的受力。
4.确定杆件的受力状态：根据杆件受力的大小和方向，结合杆件的截面性质和材料特性，判断杆件的受力状态，包括轴力、弯矩和切力等。
在隅撑计算方法中，通常采用近似的计算方法，即忽略节点的自由度，仅考虑节点的平衡条件和杆件的受力平衡方程。
这是因为框架结构常常具有较高的刚度，节点的变形和杆件的伸缩变化相对较小，可以认为节点的变形和杆件的伸缩变化对节点受力和杆件受力的影响可以忽略不计。
然而，在一些情况下，隅撑计算方法可能存在一定的误差。
例如，在节点受力不平衡的情况下，由于忽略了节点的自由度，杆件的受力计算结果可能会偏离真实值。
此外，在考虑非线性材料和大变形等情况下，隅撑计算方法也可能产生较大的误差。
为了提高隅撑计算方法的准确性，在实际工程中，常常采用一些修正方法和验算方法。
例如，可以利用有限元方法来分析框架结构的受力情况，以验证隅撑计算方法的合理性和准确性。
此外，还可以采用试验和模型验证等方法，对隅撑计算方法进行验算和校准，减小误差。
总之，隅撑计算方法是结构力学中常用的一种计算方法，它基于力的平衡原理和杆件的受力特点进行推导和计算，可以用于分析框架结构中杆件的受力情况。
然而，在应用隅撑计算方法时，需要注意在特殊情况下可能存在的误差，并结合修正方法和验算方法进行准确性验证和校准。
管壳式换热器结构基础知识
2 管子的选用及其与管板的连接
2020/7/14
2 管子的选用及其与管板的连接
3）要求管板硬度 大于管子硬度， 否则将管端退火 后再胀接。
胀接时管板上 的孔可以是光孔， 也可开槽。
2020/7/14
2 管子的选用及其与管板的连接
2、焊接 优点：在高温高压条件下，焊接连接能保持连
常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定选用（1500mm、2000mm、 2500mm、3000mm、4500mm、5000mm、6000mm、7500mm、9000mm、 12000mm）。其长度与公称直径之比，一般为4～25，常用的为6～10，立式换热器 多为4～6。
2020/7/14
2 管子的选用及其与管板的连接
2020/7/14
4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构
2020/7/14
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4、折流板的固定 1）拉杆－定距管结构（适用于换热管外径≥19mm的管束）折流板和支承板的固定 是通过拉杆和定距管来实现的，如图7－27。
管壳式换热器结构基础知识
管壳式换热器结构基础知识
质管部
2020/7/14
管壳式换热器结构基础知识
1 概述 2 管子的选用及其与管板的联接 3 管板结构 4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦
液板的作用与结构
5 温差应力 6 管箱与壳程接管 7 管壳式换热器的机械设计举例
2020/7/14
管壳式换热器结构基础知识
锅炉构架设计之连接计算4
锅炉构架设计四连接计算连接应符合静力分析所假定的条件和要求，并力求结构简单施工方便。
锅炉构架中一般采用焊缝连接和高强螺栓摩擦型连接两种方式。
本节仅叙述焊缝连接的有关问题。
1 焊接结构的特点1.1 与螺栓连接相比，焊接结构具有以下优点：○1 不需钻孔，不加连接板，截面无削弱，结构简单可节省材料。
○2 密封性好，刚度较大，整体性较好。
1.2 焊缝连接存在下列问题：○1 焊缝附近母材有“热影响区”，该区域硬度加大，塑性与韧性降低，而导致材质变脆。
○2 焊缝中易出现裂纹，边缘未熔含、根部未焊透、咬肉、焊瘤、夹渣和气孔等缺陷。
往往导致焊缝或母材内产生应力集中而使裂纹扩大。
○3 由于焊接结构的刚度大，个别存在的局部裂纹容易扩展到整体。
焊接结构易发生低温冷脆现象就是这个原因。
○4 构件内存在焊接残余应力和残余变形。
○5 高空作业不方便。
由于焊缝连接存在以上问题，因此设计、制造和安装时应尽量采取措施，避免或减少其不利影响。
2 焊缝质量等级焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况应用不同的质量等级。
2.1 凡要求与母材等强的对接焊缝均应焊透，其质量等级受拉时不应低于二级，受压时宜为二级。
2.2 不要求焊透的T 形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝（要求超声波探伤除外）和部分焊透的对接焊缝，以及搭连接采用的角焊缝质量等级应根据受力情况选用二级或三级的外观质量标准。
2.3 一、二级焊缝应按有关标准进行外观缺陷检查和超声波探伤检查，三级焊缝只作外观检查。
3 焊透的对接焊缝在对接接头和T 形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：W W t c W N f f l tσ=≤或 1 式中 N ——轴心拉力或压力；1 1 W l ——焊缝长度，当未采用引弧板施焊时，应减去2t ；t ——焊缝厚度，在对接接头中为连接件的较小厚度，在T 形接头中为腹板的厚度；W t f 、W c f 对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
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多晶硅实验炉用于多晶硅生产中观测晶粒生长情况。
其工作原理与目前我国生产多晶硅的原理一致，
采用SiHCl3钟罩法，利用还原反应生成多晶硅。
图1 多晶硅实验炉结构简图
多晶硅生成条件非常苛刻，在高电压下需承受瞬间高温，可达到上千摄氏度。
故要求此设备有良好的冷却系统，结构简图见图1。
此实验炉设计
压力低压，设计温度中温，主体材质为奥氏体不锈钢，采用夹套结构，夹套内部采用循环冷却及降低壳体壁温，底盘空腔部分分布工艺管口，空腔内部走冷却介质。
降低底盘以及接管温度，为保证水冷效果，需将底盘厚度降至最低。
为此，对底盘尝试按照GB150-1998、ASME规范及JIS8276-1993中相关的强度计算方法分别进行对比，以期找到底盘厚度确定的合适方法。
1 GB150-1998的计算方法
按照GB150-1998，对于此种情况应按照平盖开孔进行计算。
此方法并未考虑接管对平盖的拉撑作用，相反，却考虑了开孔对平盖的削弱作用，故其计算厚度偏大。
2 ASME Ⅷ-1的计算方法
ASME Ⅷ-1中认为压力容器设置拉撑结构可由拉撑承担部分或全部压力载荷，以减少承压元件的厚度。
在此设备中，接管作为拉撑与平盖同时承受载荷，平盖发生弯曲变形，拉撑发生拉伸或压缩变形，因而平盖的厚度比无拉撑时薄。
根据ASME Ⅷ-1 UG-47到UG-50以及UW-19给出
的拉撑设计方法：
实验炉设计中接管兼作拉撑结构的计算方法
李晓丹1 胡小冬1 刘超锋2
（1.江苏中圣高科技产业有限公司，江苏 南京 211100；
2.郑州轻工业学院过程装备及控制系河南省表界面科学重点实验室，河南 郑州 450002）
摘要：
文章按照GB150-1998、ASME 规范及JIS8276-1993的计算方法，对多晶硅实验炉中拉撑结构的强度分别进行了计算。
对比结果表明，JIS8276-1993的计算方法比较合适，并且可以通过实际验证。
关键词：
多晶硅实验炉；拉撑结构；强度计算中图分类号：
TQ545 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）25-0069-022012年第25期（总第232期）NO.25.2012
（CumulativetyNO.232）
t——平封头所需最小厚度，in
P——内压（或最大允许工作压力），psi
S——设计温度下的许用应力，psi
p——拉撑最大节距，in
C——常数，取决于拉撑的装备方法
此方法的优点在于考虑了接管对平盖的拉撑作用，并对对称布置的拉撑结构提供计算方法，但对于非对称布置以及管状拉撑结构并未提出明确的计算方法。
3 JIS8276-1993的计算方法
JIS8276-1993对于此种不规则拉撑结构给出了更为详细的描述：
P——设计压力（MPa）
δa——设计温度下材料的基本许用应力（N/ mm2）
p
c
’——不规则拉撑的最大间距（mm）
C——与支点种类有关的常数
平盖的管群部分，如图2所示，通过3个支点，
内部无拉撑的最大圆直径为d，则为p
c
’。
图2 平盖的管群部分
与支点种类有关的常数C见表1：
表1 与支点种类有关的常数C
支点种类C
封头开始弯曲的线 3.2
管板外周的固定线 3.2
管状支撑 2.6
管排中心线 1.9
最后，需对拉撑结构所需最小截面积A进行校核：
A=1.1W/σa
W——拉撑所支撑的载荷（如图3示）（N）
A——拉撑所需最小截面积（mm2）
σa——设计温度下材料的基本许用应力（N/ mm2），支撑采用焊接型式时应乘以焊接接头系数对于接管作为拉撑的结构形式，应采用以下焊
接型式：
（a） （b） （c）
图4 接管作为拉撑结构的焊接型式
对图（b），平行于拉撑轴的剪切力所作用的焊缝面的面积不得小于拉撑所需最小截面积的1.25倍，由于拉撑在空腔中主要承受拉伸或压缩，所以拉撑与拉撑之间必须保持一定的平行度，与平盖及底板保持一定的垂直度。
此计算方法适用于不规则非均布拉撑结构的强度计算，充分考虑了接管作为拉撑对底盘的支撑作用，计算厚度远小于GB150-1998及ASME Ⅷ-1 UG-47的计算厚度。
4 结语
对实验炉拉撑结构进行强度设计时，分别按照GB150-1998、ASME规范及JIS8276-1993中的相关设计方法进行强度计算。
其中，JIS8276-1993的方法能够在满足强度设计条件的前提下，获得最小计算厚度。
按此法设计的实验炉顺利通过水压试验验证，且现场运转正常，不仅彻底解决了底盘水冷问题，还创造了一定的经济价值，可为类似结构的设备提供参考。
作者简介：李晓丹（1986-），女，江苏南京人，江苏中圣高科技产业有限公司助理工程师，研究方向：质量控制。
（责任编辑：周 琼）
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