上海石化股份有限公司40万吨/年PTA装置检修改造工程干燥机PM-404吊装方案
Pc=VZ
V-硬实层的容重(按V=2.0t/m3计算)
Z-硬实层地基顶面与软弱下卧层顶面的距离(考虑厚度Z≈0.6m) ф-地基压强扩散角;(查《土力学地基基础》取υ=450)
将上述数据代入公式:Pz=[BL(P-Pc)]/[(B+2Ztg?)(L+2Ztg?)]得出: 软弱下卧层顶面处附加压强
PZ??BL(P?PC)?/?(B?2Ztg?)(L?2Ztg?)???2.6?6?(21.9?2.0?0.2)?/?(2.6?2?0.6?tg45)(6?2?0.6?tg45)?
?335.4/(3.8?7.2)?12.26(t/m2)软弱下卧层顶面处地基允许承载力f计算: f=fk+ηbγ(b-3)+ηdγo(d-0.5) 式中:
fk-地基承载力标准值(fk=15t/m2)
ηb、ηd-分别为地基宽度和深度的地基承载力修正系数(查表7.23: ηb=0 ηd=1.1)
b-路基板下地基地面宽度(b=2.6m) d-路基板下硬实层地基深度(d≈0.6m)
γ-地基持力层土的天然重度(γ≈2.0t/m3)
γo-硬实层地基底面以上,硬实层的加强平均重度(γo≈2.0t/m3) 将以上数据代入公式:f=fk+ηbγ(b-3)+ηdγo(d-0.5)得: 软弱下卧层顶面处地基允许承载力f为: f=fk+ηbγ(b-3)+ηdγo(d-0.5)
=15+0×2.0×(2.6-3)+1.1×2.0×(0.6-0.5) =15.22(t/m2)
对比:Pz=12.26(t/m2)≤f=15.22(t/m2)
由此可见,对于处在路面上的一只支腿地基,可不对地基进行处理,软弱下卧层顶面处承载力能满足安全要求。
(有一个问题:对于非在路面上的三只支腿地面承载力校核计算,地基处理后,软弱下卧层顶面处附加压强Pz该重新再计算,硬实层地基顶面与软弱下卧层顶面的距离(厚度)Z≈1.5m,这样计算出来的Pz会更小!!!
二)、吊装钢丝绳扣的承载校核计算:
1、主吊装钢丝绳扣的强度校核计算:
干燥机在装车和卸车吊装时,此钢丝绳受力最大,为此以这时候的状态进行计算。 所用的主吊装钢丝绳扣为:υ90-8×61+FCmm的钢丝绳绳扣一对,每根长度为24米,各绕筒体一圈两股后兜在干燥机底部指定的吊点位置,共2圈受力。钢丝绳公称抗拉强度为1670Mpa,根据钢丝绳制造厂家提供的数据,按照5倍系数考虑,其允许的载
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荷为76t/根。由于新干燥机重量较大,为此以新干燥机进行校核即可,吊装钢丝绳扣的安全系数为
n?76?1.5?1?1.399?1
1602cos11?可见采用此钢丝绳扣用于吊装新干燥机,其总安全系数为5×1.399=6.995倍,满足规范要求的6倍系数要求。
2、辅助提升用的吊装钢丝绳扣的强度校核计算:
采用钢丝绳扣υ39-6×37+1mm的纤维芯钢丝绳绳扣一根,每根长度20米,包绕干燥机一圈后绳扣两头分别挂与10吨提升倒链相连接。钢丝绳公称抗拉强度为1670Mpa,其破断拉力为78.679t。吊装钢丝绳扣的安全系数为
78.679?7.639?6倍 安全
20.62经过计算,用于干燥机吊装用的主吊装绳扣和辅助提升钢丝绳均能满足规范安全系数的要求,故安全可行。
n?三)、PM-404吊装时钢结构框架钢梁的应力校核计算
在本次检修改造中,钢结构框架内设备干燥机PM-404安装就位时,需要在框架的6.2米标高层两根H型钢梁上设置辅助提升吊点,现对框架钢梁进行应力校核计算。 干燥机进入框架后,用500吨吊车和设置于框架钢梁上的辅助吊点联合将干燥机水平提起,这时分布在框架两钢梁A点和B点上的总载荷约为20.6吨。如下图所示。 P5P48008000C点A点D点PM-404中心线E点B点F点1800340070001800 由于载荷对称分布于两钢梁的提升索具悬挂点(A点和B点)上,为此每点受垂直向下的力均为10.3吨。 考虑到一定的安全余量,现按A点和B点各受力为15吨时对图中的四根梁进行应力校
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核计算。
根据力平衡原理,当A点、B点受力各为15吨时,分布于C点、D点、E点和F点的载荷分别为:
15?800F(D)?F(F)??1.5(t)
8000F(C)?F(E)?15?1.5?13.5(t)
1)、分布于两根小钢梁(用于悬挂提升索具的钢梁)上的最大弯矩:
M(A)?M(B)?13.5?800?10800(t.mm)
小钢梁为H型钢HM390×300×10×16mm,材质为Q235-A,其相应的截面模数和许用应力分别为:
W?2000(cm3)?2?106(mm3)
????235(MPa)?147(MPa)
1.6小钢梁上所受的最大应力为:
?max?MA10800242??0.0054(t/mm)?0.0054?10(N/mm)?54(MPa)?147(MPa) 6W2?10小钢梁受力为安全。
2)、分布于大钢梁上的最大弯矩:
Mmax?13.5?1800?24300(t.mm)
大钢梁为H型钢HM488×300×11×18mm,材质为Q235-A,其相应的截面模数和许用
应力分别为:
W?2930(cm3)?2.93?106(mm3)
????235(MPa)?147(MPa)
1.6大钢梁上所受的最大应力为:
?max?Mmax24300242??0.0083(t/mm)?0.0083?10(N/mm)?83(MPa)?147(MPa)6W2.93?10 由此可见,大钢梁受力也为安全。
至于钢梁所受的剪应力(τ),由于非常小,本计算书不再提供其计算内容。
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从以上计算可知,可以利用钢结构框架的钢梁作为干燥机辅助提升系统的悬挂吊点。
四)、绑扎辅助提升钢丝绳扣处干燥机壳体的受压稳定性校核计算
在干燥机上需要捆兜钢丝绳作为辅助提升钢丝绳扣,现对该辅助钢丝绳扣对干燥机壳体局部产生的压力稳定性进行校核计算。 (1) 计算方法
在提升时,干燥机下半圆周受钢丝绳的均布压力作用,可按二铰圆拱承受均布径向外压的结构模式计算。见右下图。 最小临界载荷集度为:
qnCf
AB对于本次提升吊装,有 l? θα??r2则
3EJ qK?3二铰圆拱承受均布外压计算简图r
可参照上式对干燥机壳体的局部受钢丝绳的压力稳定进行计算。 (2) 实际载荷集度的计算 实际载荷集度,即从垂直于截面的方向看作用在干燥机筒体轴单位弧线上的有效载荷可近似按照下式计算:
PP20.6?104? ?N/mm??(N/mm)?60.3(N/mm) q??2r2?(1700?8)2rSin
2(3) J的计算
E —干燥机壳体材料的弹性模量,对于钢材取E=206GPa,壳体受载部分纵断面的惯性矩J可按下式计算:
11 J?.l.s3 ?mm4???(39?8?16)?163?57003(mm4)1212
上式中:l------为壳体受载截面宽度,mm,l=绑扎绳的绑扎宽度+8s
s------为壳体壁厚度,mm。
则有最小临界载荷集度: 3EJ3?206?103?57003q?3??7.07(N/mm)3 Kr1708(4) 干燥机壳体局部稳定应满足以下条件: qq?k m1??2?EJ?qK???1??2?r3??ω上式中:m1-------稳定安全系数,取m1=5。
(5) 代入数字得:
q60.3 qk?7.07(N/mm)???12.06(N/mm)m15
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