浅谈大型立式储罐的风载荷问题-论文.pdf

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1、技术与市场技术研发2014年第21卷第2期浅谈大型立式储罐的风载荷问题杨文(自贡市特种设备监督检验所，四川自贡643001)摘要：立式储罐在风载荷的作用下，储罐的罐壁会发生稳定性破坏；一些储罐在风载荷作用下会平移或倾覆，因此，必须考虑风载荷对大型立式储罐的作用。关键词：大型立式储罐；风载荷；稳定性doi：10．3969／j．issn．1006—8554．2014．02．0231风载荷作用下罐壁的稳定性力按下式计算，罐壁的厚度与罐的直径相比是非常小的，在理论分析中，P，=16000(D／三『F)(⋯／D)忽略罐壁板的厚度对应力分析的影响，把罐壁视为薄壁圆

2、筒。式中：P，——罐壁的临界压力，Pa；薄壁圆筒承受内压的能力远大于承受外压或负压的能力。罐D——罐的内直径，m；壁在施工过程中和正常使用状态下，罐外壁承受风载荷的作tmin——罐壁上部，等壁厚部分的公称厚度，mm；用；罐内的操作负压与风载荷的共同作用会使罐壁发生稳定失——罐壁的当量高度，m；效而破坏。为保证罐壁的安全、正常操作，罐壁除应当满足强=∑h(⋯／t)度条件以外，还必须有足够的稳定性。式中hi——第i层壁板的宽度，mm；1．1圆筒形罐壁上的风力分布ti——第i层壁板的厚度，mm；中国科学院力学研究所与1974年完成的敞口罐模型的风n——罐壁板

3、的层数洞实验表明：罐壁在风载荷作用下的风力分布如图1所示。由1．4罐壁的稳定条件图中可以看出，罐外壁的风压分布是不均匀的，在迎风面约60。罐壁的稳定性设计，应保证罐壁本身的临界失稳压力高于中心角范围内是受内压区，其余部分是受拉区。最大风压区域设计风压条件下和正常操作时罐内可能产生的负压。是在中心角20。所对应的弧长上，并且风压值近似等于常数，最提高罐壁稳定性的措施：大风压值在驻点A(驻点——曲线的法向与风向重合点)，其值当设计风压和正常操作时罐内可能产生的负压大于罐壁为1．0倍的风压。本身的临界失稳压力时，常用以下两种方法提高罐壁的稳定性：①适当增加罐

4、壁的厚度；②在罐壁上设置加强圈。2罐壁加强囤加强圈可以在罐壁上形成足够的节线，除了提高加强圈处罐壁的稳定性外，同时也可以减少罐壁的计算高度，设置加强圈是比较经济而且广泛的方法。2．1加强圈的数量加强圈的数量可按下式确定，风向N=INT(Po／p)图1罐壁圆形储罐在风载荷作用下的风力分布图式中IN卜整除符号，舍去小数取整数1．2圆筒形罐壁失稳破坏的特点2．2加强圈的位置储罐模型的风洞实验表明：储罐的外压失稳是由瞬时外压加强圈将罐壁分为几个部分，当加强圈的位置将当量罐壁控制的，在一定的范围内，失稳是完全弹性的，当外压低于临界高度平均分为几个部分时，每一个部

5、分槽壁具有相同的临界压压力时，储罐壁不会出现屈曲，一旦增加至临界压力，罐壁立即力，加强圈之间的间距按下式发生凹瘪，若将外压再减小到临界压力以下，圆柱壳面上的曲L=HE／(N+1)面波会立即消失，恢复原形而不留痕迹；但是，若罐壁制造时存式中——加强圈之间的距离，m在椭圆度或局部凹瘪，则这些部位在风压的作用下，会提前失2．3加强圈的大小稳并难以复原。加强圈与罐壁的组合截面大大地提高了罐壁的稳定性，为了风载荷作用下的临界压力(即驻点A处的最大不失稳压使加强圈可以形成节线，组合截面的惯性矩应满足下面的要求力)比均匀外压作用下的临界压力约高13％。，v=100(

6、Rt)t1．3罐壁的临界压力式中——组合截面加强圈惯性矩，em；罐壁的临界压力，仅取决于罐壁本身的材料和结构，如罐——储罐半径，cm；壁的直径、高度和罐壁的厚度等。薄壁短圆筒的罐壁的临界压f——设置加强圈处的罐壁厚度，cm；43技术研发TECHNoLoGYANDMARKETVo1．21，No．2，2014为了方便，表1列出了常用与储罐直径相关的加强圈式中——储罐的抵抗力矩，NM；规格。D——储罐直径，m；表1常用与储罐直径相关的加强圈规格表——储罐自重(包括附件及配件)，N；储罐直径／m不等边角钢规格／mm3)设置锚栓的条件许用的倾覆力矩不得超过抵抗力

7、矩的2／3D≤20／100×63X8Mn≤2MR／320≤D≤36／125X80×8当上式得不到满足时，储罐应设置锚栓，有关锚栓的要求36≤D≤48／160X100×10请另行参考相关设计规定。D>48200×125×123．3储罐的滑移3风载荷作用下储罐的位移在风载荷的作用下，粗管科能在水平方向滑动。底板和基对于风载荷特别大的地区和储罐的高度／直径比大(即细础之间的摩擦抵抗力按下式计算，高的罐)的情况下，应当校核储罐内无储料时，在风载荷作用式中=下，储罐是否会产生位移(倾覆和滑动)。——储罐地板与基础之间的摩擦抵抗力，N；3．1储罐迎风面的风力——储

8、罐地板和基础表面之间的静摩擦系数，取式中Q=／xzHDWo=0．4Q——迎风面的风力，N；当Q