支腿強度計算-馮延忠

1、支腿強度計算對高度及直徑比擬小的立式容器常常采用支腿支撐的形式.一般采用4個支腿,本體直徑較小時采用3個支腿,直徑較大時采用支腿不少于6個.這里介紹的支腿強度計算方法是在比擬設備設計手冊和JIS標準中支腿強度計算方法的根底上,考慮中國標準的要求和工程實用性形成的.1適用范圍1.1本計算方法適用于安裝在剛性根底,且同時符合以下條件的容器：1.1.1容器高度比不大于51.1.2總高度不大于10m1.2當容器超出1.1所規(guī)定的尺寸限制時,水平地震力和水平風載荷應按JB4710-92計算,不能使用本文所述的簡化計算方法.2載荷的考慮2.1本計算考慮了地震載荷、風載荷、自重、偏心載荷和管道載荷等.通過對

2、安裝工況、操作工況和試驗工況的分析,計算時取最危險的情況對各個部件進行計算.2.2操作工況考慮風載荷和地震載荷同時作用時,僅取0.25倍風載荷與地震載荷組合工況.2.3試驗工況不考慮地震載荷,僅考慮0.3倍的風載荷組合工況.2.4地震載荷和風載荷的計算采用簡化的計算方法見JB/T4725-92附錄A.2.5雖然JB4710-92規(guī)定地震設防烈度為8度時才考慮垂直地震力,但是在工程中,地震設防烈度為8度的情況較多,在此均考慮垂直地震力的影響.2.6本文各計算式中垂直地震力Fev僅在考慮地震影響時計入.3載荷計算3.1水平地震力Pe=0.5：emgm對應于各種工況的設備質(zhì)量:mo設備操作質(zhì)量包括殼

3、體及其附件,內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量,kgmw設備充水質(zhì)量水壓試驗時,kgmmin設備最小質(zhì)量安裝工況時,kge地震系數(shù),對7、8、9度地震分別取0.23、0.45、0.90Pe水平地震力,N3.2垂直地震力Fev=0.4875RFev垂直地震力,N3.3水平風載荷PW=0.95%肌.106DO容器外徑,mm,有保溫層時取保溫層外徑fi風壓高度變化系數(shù),按設備質(zhì)心所處高度取代一一設備迎風有效高度,mmq.一一10m高度處的根本風壓值,N/m2FW水平風載荷,N3.4支腿承受的彎矩M的計算先把模型簡化成較支座,見以下圖：P.求取支點反力：水平力R和垂直力FVM水平力R=R+p垂直力FVM的求解見3

4、.53.5支座反力垂直力FVM的計算令設備外直徑為Do,計算彎矩為M,那么:計算彎矩MM=(RH+GegSe+PL)Ml0,M=P1Hx10(水壓試驗工況)Pi一一風載荷和地震載荷限制下的水平力,NH一一設備質(zhì)心距支腿底板高度,mmGe偏心載荷,kgSe偏心距離,mmP一一水平外載,NL一一水平外載距支腿底板高度,mmM支腿計算彎矩,N-mhz支月！高度,mm3.5.1三支腿的計算3.5.1.1水平力方向如以下圖所示：4M3DoFVM3.5.1.2水平力方向如以下圖所示:3.5.1.3上述兩種計算結(jié)果比照423故在計算時取第一種情況下計算的結(jié)果,即:4M3.5.2四支腿的計算3.5.2.1水平

5、力方向如以下圖所示:FVM二2、3M3D.FVM3D.3.5.2.2水平力方向如以下圖所示:FVM-,2M2D.Fz水平力方向3.5.2.3上述兩種計算結(jié)果比照11八2故在計算時取第二種情況下計算的結(jié)果,即:3.5.3六支腿的計算3.5.3.1水平力方向如以下圖所示:MM匚、3MFVM二3D.2M3D.3.5.3.3上述兩種計算結(jié)果比照F.v水不力方3.5.3.2水平力方向如以下圖所2/3.3/3故在計算時取第二種情況下計算的結(jié)果,即:FVM2M3.5.4.3上述兩種計算結(jié)果比照1/2-2.2/4故在計算時取第二種情況下計算的結(jié)果,即:M3.5.5N支腿的計算比照上述的結(jié)論,可推倒出N個支腿時

6、的單個支腿承受載荷FVM:_4MFVM二ND.3.6支腿載荷計算支腿簡化模型見以下圖:支腿承受的彎矩MZMZ=RhZFVe4許用應力支腿各部件的許用應力按JB4710-92的規(guī)定.對于地震載荷、風載荷參與的工況,許用應力值可以將提升到1.2倍.本程序偏于平安考慮,未提升許用應力值.支腿應力校核最大壓應力:FvemgRhz(FVM)eNz1000W最大拉應力:Rhz(FVMFemg)eNz1000WW支腿截面的抗彎模量,cm3Nz支腿個數(shù)e從支腿的形心到本體外側(cè)的最大距離,mm計算方法見附錄1最大壓應力:Fvemg(FVM)二F=Ny100A最大拉應力:35.1彎矩產(chǎn)生的應力二Ml5.2垂直力產(chǎn)

7、生的應力(FVM二Fl二.Fve-mgN100A5.3A 支腿截面積支腿穩(wěn)定性校核2,cmi一長細比,此值應小于200一計算長度系數(shù),取1.0一支腿計算長度,mmi支腿截面的慣性半徑小折減系數(shù),查下表入01020304050607080.0.9990.987；0.9610.9230.8740.8150.7480.6740.595入90100110120130140150160170.0.5130.4280.3590.3050.2630.2300.2020.1800.161入1801901200.0.1450.1310.120許用壓縮應力cr=小(dtz(rtz支腿材料的許用應力,MPa支腿的最

8、大壓應力:：My二FyL-Cr5.4支腿強度校核支腿的最大拉應力:-Ml二Fl二1底板的設計計算4(PH+PL),Fve+mg底板的壓應力乙二一NzDo匚血bi底板的寬度,mmb2底板的長度,mm底板計算厚度Sjdc底板最大無支撐區(qū)域?qū)?mm(計算方法見附錄1)上1底板材料的許用應力,MPa1-7地腳螺栓的設計計算地腳螺栓的最大拉力 PB=FVM-Fve-mgNz如果PB0校核地腳螺栓的強度； 否那么不校核地腳螺栓,有設計者決定是否安裝地腳螺栓,建議安裝地腳螺栓以定位.所需螺栓的計算根徑 djo=4PBtj:：NB!BNB受拉側(cè)螺栓個數(shù)PB地腳螺栓的最大拉力,N!B地腳螺栓材料的許用應力,MPa支腿與殼體的焊縫強度校核焊縫受剪面積AL=0.7072Lh_焊縫的最大組合應力.max=2二2焊縫的許用剪切應力k取0.7倍的抗拉許用應力焊縫抗彎斷面系數(shù)WL=_.20.7072L兒L焊縫有效長度,mmhL焊縫腰高,mm在此假設支腿與殼體焊縫處為剛