水泥罐抗风验算算书.doc

京新高速公路临白三标一分部 水泥罐抗风验算计算书 中国交通建设股份有限公司 PAGE \* MERGEFORMAT- 3 - 京新高速公路临河至白疙瘩段三标一分部（K532+150～K565+000段） 水泥罐抗风验算计算书 中国交通建设股份有限公司 京新高速公路LBAMSG-3项目总承包管理部第一项目部 二〇一五年四月 水泥罐抗风验算计算书 一、验算内容及验算依据 为保证我项目水泥罐安全性对我分部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：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）及《公路桥梁钢结构设计规范》。 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9.0m。罐体直径为5.0m, 自重为10 t，满载时料重300 t。 根据《公路桥涵设计基本规范》中的4.4.1条确定风荷载的大小。 根据资料显示，我项目部施工范围内混凝土搅拌站在沿线大风区分区范围、风向、最大风速分别为主导风向NW，最大风速53m/s。相关抗风的设计计算以此为依据。 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 《公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kN/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。 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=4.5m检算。 钢管回转半径r=/4=113.9mm 长细比λ=L