支腿强度计算-冯延忠

1、支腿强度计算对高度及直径比拟小的立式容器常常采用支腿支撑的形式.一般采用4个支腿,本体直径较小时采用3个支腿,直径较大时采用支腿不少于6个.这里介绍的支腿强度计算方法是在比拟设备设计手册和JIS标准中支腿强度计算方法的根底上,考虑中国标准的要求和工程实用性形成的.1适用范围1.1本计算方法适用于安装在刚性根底,且同时符合以下条件的容器：1.1.1容器高度比不大于51.1.2总高度不大于10m1.2当容器超出1.1所规定的尺寸限制时,水平地震力和水平风载荷应按JB4710-92计算,不能使用本文所述的简化计算方法.2载荷的考虑2.1本计算考虑了地震载荷、风载荷、自重、偏心载荷和管道载荷等.通过对

2、安装工况、操作工况和试验工况的分析,计算时取最危险的情况对各个部件进行计算.2.2操作工况考虑风载荷和地震载荷同时作用时,仅取0.25倍风载荷与地震载荷组合工况.2.3试验工况不考虑地震载荷,仅考虑0.3倍的风载荷组合工况.2.4地震载荷和风载荷的计算采用简化的计算方法见JB/T4725-92附录A.2.5虽然JB4710-92规定地震设防烈度为8度时才考虑垂直地震力,但是在工程中,地震设防烈度为8度的情况较多,在此均考虑垂直地震力的影响.2.6本文各计算式中垂直地震力Fev仅在考虑地震影响时计入.3载荷计算3.1水平地震力Pe=0.5：emgm对应于各种工况的设备质量:mo设备操作质量包括壳

3、体及其附件,内部介质及保温层的质量,kgmw设备充水质量水压试验时,kgmmin设备最小质量安装工况时,kge地震系数,对7、8、9度地震分别取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水平风载荷PW=0.95%肌.106DO容器外径,mm,有保温层时取保温层外径fi风压高度变化系数,按设备质心所处高度取代一一设备迎风有效高度,mmq.一一10m高度处的根本风压值,N/m2FW水平风载荷,N3.4支腿承受的弯矩M的计算先把模型简化成较支座,见以下图：P.求取支点反力：水平力R和垂直力FVM水平力R=R+p垂直力FVM的求解见3

4、.53.5支座反力垂直力FVM的计算令设备外直径为Do,计算弯矩为M,那么:计算弯矩MM=(RH+GegSe+PL)Ml0,M=P1Hx10(水压试验工况)Pi一一风载荷和地震载荷限制下的水平力,NH一一设备质心距支腿底板高度,mmGe偏心载荷,kgSe偏心距离,mmP一一水平外载,NL一一水平外载距支腿底板高度,mmM支腿计算弯矩,N-mhz支月！高度,mm3.5.1三支腿的计算3.5.1.1水平力方向如以下图所示：4M3DoFVM3.5.1.2水平力方向如以下图所示:3.5.1.3上述两种计算结果比照423故在计算时取第一种情况下计算的结果,即:4M3.5.2四支腿的计算3.5.2.1水平

5、力方向如以下图所示:FVM二2、3M3D.FVM3D.3.5.2.2水平力方向如以下图所示:FVM-,2M2D.Fz水平力方向3.5.2.3上述两种计算结果比照11八2故在计算时取第二种情况下计算的结果,即:3.5.3六支腿的计算3.5.3.1水平力方向如以下图所示:MM匚、3MFVM二3D.2M3D.3.5.3.3上述两种计算结果比照F.v水不力方3.5.3.2水平力方向如以下图所2/3.3/3故在计算时取第二种情况下计算的结果,即:FVM2M3.5.4.3上述两种计算结果比照1/2-2.2/4故在计算时取第二种情况下计算的结果,即:M3.5.5N支腿的计算比照上述的结论,可推倒出N个支腿时

6、的单个支腿承受载荷FVM:_4MFVM二ND.3.6支腿载荷计算支腿简化模型见以下图:支腿承受的弯矩MZMZ=RhZFVe4许用应力支腿各部件的许用应力按JB4710-92的规定.对于地震载荷、风载荷参与的工况,许用应力值可以将提升到1.2倍.本程序偏于平安考虑,未提升许用应力值.支腿应力校核最大压应力:FvemgRhz(FVM)eNz1000W最大拉应力:Rhz(FVMFemg)eNz1000WW支腿截面的抗弯模量,cm3Nz支腿个数e从支腿的形心到本体外侧的最大距离,mm计算方法见附录1最大压应力:Fvemg(FVM)二F=Ny100A最大拉应力:35.1弯矩产生的应力二Ml5.2垂直力产

7、生的应力(FVM二Fl二.Fve-mgN100A5.3A 支腿截面积支腿稳定性校核2,cmi一长细比,此值应小于200一计算长度系数,取1.0一支腿计算长度,mmi支腿截面的惯性半径小折减系数,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许用压缩应力cr=小(dtz(rtz支腿材料的许用应力,MPa支腿的最

8、大压应力:：My二FyL-Cr5.4支腿强度校核支腿的最大拉应力:-Ml二Fl二1底板的设计计算4(PH+PL),Fve+mg底板的压应力乙二一NzDo匚血bi底板的宽度,mmb2底板的长度,mm底板计算厚度Sjdc底板最大无支撑区域宽,mm(计算方法见附录1)上1底板材料的许用应力,MPa1-7地脚螺栓的设计计算地脚螺栓的最大拉力 PB=FVM-Fve-mgNz如果PB0校核地脚螺栓的强度； 否那么不校核地脚螺栓,有设计者决定是否安装地脚螺栓,建议安装地脚螺栓以定位.所需螺栓的计算根径 djo=4PBtj:：NB!BNB受拉侧螺栓个数PB地脚螺栓的最大拉力,N!B地脚螺栓材料的许用应力,MPa支腿与壳体的焊缝强度校核焊缝受剪面积AL=0.7072Lh_焊缝的最大组合应力.max=2二2焊缝的许用剪切应力k取0.7倍的抗拉许用应力焊缝抗弯断面系数WL=_.20.7072L儿L焊缝有效长度,mmhL焊缝腰高,mm在此假设支腿与壳体焊缝处为刚