10000立方米大型lpg球罐基础设计简介

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1、10000m3大型LPG球罐基础设计简介摘要本文介绍10000m3LPG大型液化气球罐基础的结构设计方案、嵌岩灌注桩的应用，抗震设计、抗震构造措施等，为建设在软土地基上的球罐基础设计提供了一种思路和方法。关键词大型LPG液化气球罐、嵌岩桩、抗震设计,抗震构造。—3—引言：本文针对10000m3液化气大型球罐基础结构设计，球罐基础为钢筋混凝土环梁与大直径钢筋混凝土嵌岩桩的组合结构，为基础的设计提供了全面可靠的设计依据。球罐属于乙类构筑物，为重要的构筑物，球罐内存储高压液态液化气，如遭遇地震破坏会产生一些列灾难性后果。一个球罐的经济投入也很大，所以其基础必须具有良好的安全可靠性，既要满

2、足球罐正常工作时的各项要求，同时又应具备必要的抗震能力和安全储备。1工程概况1.1工程规模建设在广东南沙开发区的LPG液化气球罐共有丁烷球罐4个（10000m3：3个，6500m3：1个），丙烷球罐6个（3500m3：4个，3000m3：2个），其中10000m3丁烷球罐是我国自行设计和建造的第一台超大型球罐，罐区建在距珠江南岸约100m的淤泥质土地基上。1.210000m3球罐简述球罐由钢结构球壳与14根钢管立柱及其他构件组成，立柱间设有钢斜撑，钢立柱基础的连接为铰接形式的螺栓连接。该球罐的14个φ300mm直径的钢管支腿均匀的分布在直径为26.666m的园周上。（见图一）球罐圆

3、心处直径26.5m，总高（含支腿）37.84m，设备自重987kN（含管边爬梯等），正常运行状态的竖向荷载标准值90050kN，水压实验状态的竖向荷载标准值11540kN。2基础及地基处理方案2.1工程地质简述地面以下40m范围内均为淤泥，淤泥质土及含水率很高的高压缩粘性土，地基承载力特征值50～80kPa，地下水与珠江中的水通过沙性透水层互相滲透补给。只有在地面以下40m处出现微风化岩或中等风化岩，其饱和单轴抗压强度标准值frk=10MPa。2.2基础及地基处理第一，根据现行国家行业标准，球罐基础型式宜采用圆环形钢筋混凝土基础。第二，球罐对地基的变形和倾斜的要求极为严格，其任意直

4、径上的倾斜不能超过0.002[1]，任意两相邻支腿之间的沉降差不能超过2mm［2］，第三，本场地土较软，单柱水平荷载较大。经综合考虑设计中采用了1m直径的嵌岩灌注桩（主筋16φ18，箍筋φ10间距150mm），桩尖嵌入微风化岩4d（4.0m）。每一个球罐支腿3根桩，采用等腰三角形布置且三角形的形心与球罐支腿的支点相重合。（—3—见图一）为增加群桩的水平抗侧刚度，采用了4.5×1.8m断面的钢筋混凝土环形承台将桩顶连为一体，使桩与梁组合构成空间结构体系，具有良好的稳定性。（见图二）经计算，桩和承台的竖向承载力均能满足要求。3抗震设计及抗震构造措施在球罐基础的抗震设计中如何解决使基础（

5、包括桩、承台及承台周侧土）能有效的承受地震水平作用是抗震设计的关键。根据《构筑物抗震设计规范》，球罐为乙类构筑物，该地区设防烈度为7度（0.1g），地震分组：第一组，场地类别：Ⅲ类。为简化计算，忽球罐支腿的质量（误差仅0.8%，设计过程从），按单质点体系，采用底部剪力法进行水平地震作用分析。经计算，球罐总的水平地震作用标准值为6780kN，全部桩只能承受地震作用的40％（2712kN），若用桩来承受全部的地震水平作用则需增加桩数26根，不但提高了工程造价而且在抵抗地震水平作用时，多根群桩又不可能均匀受力，很难与理论设计相符合。设计中采用了以下构造措施：（1）充分利用大的被动土压力因

6、地基土均为软弱土，为增加承台周边土的密实性，从而提高土的抗剪强度，设计中采用承台周边换土，具体做法为：在承台边3.0m范围内将软土挖出，换填7:3砂夹石、压实系数λc≥0.97。（见图三）按库仑被动土压力理论计算，可承受地震水平作用5200kN，连同桩身一起可承受地震水平作用。（2）加强群桩整体性在地震水平作用下，为使每根桩所承受的地震作用尽量均匀，除采用环形承台且桩顶与承台有可靠的锚固外在圆心上另设一个单桩承台，设置了互成120度，断面0.9×1.2m放射梁及附加次梁见图一中的JL-1、2、3。这就大大的提高了环形承台抵抗水平变形的能力，放射梁按压杆考虑其长细比为6。4结果分析与

7、工程效果基础环梁的力学特性为位移起控制作用，内力处于从属地位，位移控制是球罐基础设计的关键，其中竖向位移，尤其以2柱间的差异沉降控制是关键中的关键，环梁基础可以较好的满足设计要求。然而，由于本厂区场地类型为淤泥质土，同时考虑天然地基土的不均匀性及可能出现的初始缺陷，利用钢筋混凝土嵌岩桩与环梁的组合结构，并增设放射性梁及附加次梁，使结构体系具有多道抗震防线，符合抗震结构概念设计的要求，也使基础具有更良好的空间结构体系及受力性能，弥补了地基的软弱，加强了环梁与地基土的联系