混凝土搅拌罐抗风力验算.doc

混凝土搅拌站罐体抗风 验算计算书 （二工区2#搅拌站大罐） 兰州交通大学 土木工程学院岩土与地下工程系 2011.5 一、验算内容及验算依据 受中铁21局兰新指挥部的委托，对兰新铁路第二双线（新疆段）风区的拌合站筒仓的抗风性能进行了验算。主要从拌合站筒仓支撑构件的强度、稳定性及基础的倾覆性进行了验算，并提出相应的抗风加固措施。 验算依据为：《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1-2005）及《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005）。 二、风荷载大小的确定 根据现场调研及相关工区提供的资料，检算时取罐体长度为12m，支腿长度为m。罐体直径为m, 自重为10 t，满载时料重00 t。 附件兰新铁路第二双线（新疆段）大风区工程分区二十一局（7标）项目部施工范围内沿线大风区分区范围、风向、最大风速三十里风区：DK1656+000～DK1746+227长86.398km主导风向NW，最大风速53m/s 表1 风级风速换算表 风级 风速m/s 风级 风速m/s 风级 风速m/s 10 24.5-28.4 11 28.5-32.6 12 32.7-36.9 13 37.0-41.4 14 41.5-46.1 15 46.2-50.9 《铁路桥涵设计基本规范》中的4.4.1条规定，作用于结构物上的风荷载强度可按下式计算： （1） 式中 —风荷载强度（Pa）； —基本风压值（Pa），，系按平坦空旷地面，离地面20m高，频率1/100的10min平均最大风速（m/s）计算确定；一般情况可按《铁路桥涵设计基本规范》中附录D“全国基本风压分布图”，并通过实地调查核实后采用； —风载体形系数，对桥墩可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-1，其它构件为1.3； —风压高度变化系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-2，风压随离地面或常水位的高度而异，除特殊高墩个别计算外，为简化计算，桥梁工程中全桥均取轨顶高度处的风压值； —地形、地理条件系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-3。 针对本工程场地实际特点，取k1=1.3， k2=1.0 ，k3=1.3。取风级11下的风速为30m/s，风级13下的风速为39m/s，风级15下的风速为48m/s；风级17下的风速为58m/s。计算得罐体每延米的荷载强度见表2。 表2 风级与风荷载强度大小 风级 风速m/s W0 pa K1 K2 k3 W pa 迎风面积m2 延米风载强度N/m 11 30 562.5 1.3 1 1.3 950.6 5 4.75 13 39 950.6 1.3 1 1.3 1606.6 5 8.03 15 48 1440.0 1.3 1 1.3 2433.6 5 12.17 17 58 2102.5 1.3 1 1.3 3553.2 5 17.77 三、不同工况下立柱强度、稳定性及整体倾覆检算 为了考虑罐体支架的内力，检算过程采用有限元数值计算方法。根据工程的实际使用情况及受力最不利原则，验算时重点对罐体满载的情况进行了立柱的强度及稳定性验算。罐体立柱采用φ330mm（壁厚8mm），立柱间横撑采用槽钢120x40 x4.5mm。有限元模型见图1及图2。 图1 整体有限元模型 图2 局部放大模型 3.1 风级11结构性能抗风验算 风级11时的风荷载和罐体满载时的恒荷载（包括自重）组合进行立柱的强度、稳定性验算。同时对风级11时的风荷载和罐体空载时的恒荷载组合进行了基础的稳定性验算。 （1）罐体满载状态下立柱的强度及稳定性验算 在11级风荷载作用下，按照风荷载+罐体满载时计算得到的立柱应力见图3。 图3 风荷载+罐体满载时立柱应力图（单位：kpa） 从图3可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力为111MPa。《铁路桥梁钢结构设计规范》中3.2.1条的规定，Q235钢的弯曲基本容许应力为140 MPa。在主力+风力组合下，容许应力提高系数为1.2倍，所以提高后的弯曲容许应力为140*1.2=168 MPa。从分析结果上看，立柱底截面的最大应力数值均小于168 MPa，故在风级11+罐体满载状态下，立柱的强度满足规范要求。 从杆件的局部稳定性来看： 取钢管立柱L=4.m检算。 钢管回转半径r=/4=mm 长细比λ=L/r=400/113.9=40 查轴心受压稳定系数表，φ=0.pa, 立柱的实际应力小于立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。 （2）罐体满载状态下支撑构件的整体稳定性验算 为了进一步研究罐体满载状态下