一种用于脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法技术

本发明专利技术采用已有的钢烟囱计算方法扩展到脱硫塔分析领域，提供一种用于脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法，利用相同外轮廓得到准确的风载，利用内外设备分段凝聚附加到筒壁考虑刚度增加的简化等效方法得到相对准确的水平地震荷载。基础优化围绕抗倾覆降低零应力区的指导思想加大配重减小配筋和桩用量。的指导思想加大配重减小配筋和桩用量。的指导思想加大配重减小配筋和桩用量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法


[0001]本专利技术属于结构设计
，具体涉及一种脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法。

技术介绍

[0002]脱硫塔作为高耸的薄壳筒体设备，力学分析十分复杂，作为标准设备或者非标设备供应商向设计院提供准确的设备基座反力经常困惑着每一个供应商。因为高大设备的基座反力必须考虑水平风和水平地震的影响，不同地区的不同场地情况风和地震都有差别，如何根据具体工程快速简单地得到准确的塔底反力进行地基基础设计一直是业界一大难题。
[0003]目前，在对脱硫塔进行设计时，设备商只关注设备本身，安装设备的构筑物由设计院设计，构筑物计算需要供应商提供设备荷载。对小型设备一般只提供设备自重等参数即可，但高大高耸设备因为不同地区不同场地的风和设防地震不同，设备底座的剪力和弯矩大不相，必须具体工程具体计算后提供。这些偏建筑结构专业的参数计算对设备制造商来说很难处理，很多厂家都是估算，也就是说结构安全的源头就有问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的就是把复杂的专业性的脱硫塔计算简化成特别的“钢烟囱”，利用相对成熟的烟囱计算理论和软件快速处理脱硫塔设计的问题。将复杂的脱硫设备简化成沿竖向变直径、变厚度、变材质的钢烟囱，把内外设备和平台简化成附着质量。然后按设计钢烟囱的思路抽象成一个沿竖向布置的多质点震动体系进行计算。
[0005]本专利技术的用于脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法，其中，脱硫塔的计算参照钢烟囱，通过简化等效处理用计算钢烟囱的方法和工具进行计算分析；所述方法处理步骤包括：
[0006]步骤一：对照脱硫塔结构图纸，抽象简化成力学模型；
[0007]步骤二：收集脱硫塔内外附着物的重量和附着位置；所述附着物作为附加重加载在相应高度处，成为竖向多质点振动体系中质点质量的一部分；
[0008]步骤三：收集风荷载计算需要的数据，用于水平风荷载计算；
[0009]步骤四：收集温度作用的参数，用于塔身温度应力组合计算，复核筒壁强度设计值；
[0010]步骤五：得到塔底恒载、活载、风载、地震荷载下的轴力、剪力、弯矩，组合计算配置锚栓和基础；
[0011]步骤六：内力组合，通过增加配重试设计天然基础，结构厚度计算配筋接近最小配筋率，其它范围按配重降低标号二次浇筑；设计成桩伐基础时，减少内围桩加大配重，设计成普通桩；设计成抗拔桩时，调整配重降低抗拔桩造价。
[0012]优选的，所述方法选择通用有限元软件或小型计算工具进行模拟分析；可以用通
用有限元软件如SAP2000等计算，也可以用小型计算工具QY
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chimney计算得到基座反力和锚栓配置情况。
[0013]优选的，所述步骤二中，湿法脱硫浆液不作为塔身活载进行组合计算；所述步骤五中，湿法脱硫塔塔底浆液需要作为基础设计活载参与组合。
[0014]优选的，所述步骤一中，以脱硫塔的不同外径、不同壁厚、不同材质进行分段，当参数相同的段长过大时再分割，由每段高度、壁厚、外径计算得到塔身抗弯刚度，把脱硫塔简化成沿竖向具有多个集中质量的多质点振动体系，计算脱硫塔的动力特征值；
[0015]优选的，所述步骤二中的内外附着物包括检修平台、楼梯、内部脱硫设备；把这些作为附加重加载在不同高度段，成为竖向多质点振动体系中质点质量的一部分。脱硫塔内部钢平台对塔筒刚度有加大的影响，可以通过适当折减周期以放大地震力；注意：湿法脱硫浆液不能作为塔身活载进行组合计算；通过水平地震计算可以得到水平地震下的相对准确的基底剪力和弯矩；
[0016]优选的，所述步骤三中，找到工程所在地的地面粗糙度、基本风压、瞬时风速，可以按计算。QY
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chimney可以按《建筑结构荷载规范》自动计算不同段的风压高度变化系数μ
z
、风载体形系数μ
s
、风振系数β
z
和横向风风振参与组合的判断；计算脱硫塔在水平风载作用下的底座剪力和弯矩；
[0017]优选的，所述步骤四中的收集温度作用的参数，包括塔内烟气温度、夏季最高温度、冬季最低温度、日照温差、最低日平均温差；
[0018]优选的，所述步骤六中，基础抗倾覆设计需要增加的配重按素混凝土设计降低标号二次浇筑，确保基础仅以最小配筋率配筋，通过减少内围桩数以加大外围桩竖向压力达到减少配重和桩配筋。
[0019]设计院或EPC总包方拿到脱硫塔底座反力就可以下部结构。如果脱硫塔坐在地下基础上，应首先考虑设计天然基础。试设计基础配重和埋深，控制抗倾覆下基础底部零应力区的比例。对地基承载力高的地区一般采用加大基础埋深和设置基础配重的方法，把基础设计成一块厚圆板(通常由2米多厚)可以满足承载力要求。为了降低造价，沿厚度方向把厚圆板分割成受力板厚和配重板厚两部分，受力板厚以计算配筋率接近构造配筋为宜，做配重的圆板部分降低混凝土标号且免配钢筋按素混凝土二次浇注。
[0020]当增加配重和埋深后，天然地基承载力不能满足时设计成成桩伐基础。外围桩尽量在锚栓所在圆周附近，通过调整配重和减少圆板内侧桩数加大外围桩分担的竖向压力，尽量设计成不承担拉力的普通桩(普通桩造价远小于抗拔桩)。必须设计成抗拔桩时，优化配重和抗拔桩配筋率优化可用降低造价。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：本专利技术为一种解决标准或者非标准脱硫塔或者类似高耸钢筒结构的设备在不同地区不同场地情况下计算底座反力的方法，能够简单快捷地提交卖家用于地基基础设计，并给出降低基础造价的设计技巧。
附图说明
[0022]图1是涡阳县阳港热电燃煤锅炉烟气净化EPC项目要求设计的2座脱硫塔示意图。
具体实施例
[0023]安徽涡阳县阳港热电联产项目
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2涡阳县阳港热电燃煤锅炉烟气净化EPC项目要求设计2座脱硫塔，1#塔高45.7米，2#塔高80米，下部相同高度段做法相同，2#塔高80米、1#塔高45.7米，前者在顶部多出直径3米厚8mm长达39.3米的细柔烟囱。脱硫塔内浆液容积280m3，质量约336t，深7.5米。1#脱硫塔空塔约182t，2#脱硫塔空塔约220t。该地区基本风压0.45kN/m2；抗震设防烈度为7度(0.10g),第二组；场地类别Ⅲ类。塔身外轮廓、壁厚、检修平台、爬梯等见附图一。脱硫塔的计算参照钢烟囱，通过简化等效处理用计算钢烟囱的方法和工具进行计算分析，经QY
‑
chimney计算分析，可得到塔底反力如表1所示。
[0024]分析本工程计算结果会发现：
[0025]1、水平倾覆力矩以及剪力为风控，也即水平地震影响小于风的影响；高烈度区如西昌、宁夏石嘴山则可能完全不同。
[0026]2、水平地震对2#高塔的影响反而低于1#低塔，是因为2#高塔顶有3米直径39.3米高细柔钢筒，加大了周期，从而减小了水平地震力；
[0027]3、本工程为湿法脱硫塔，塔底浆液自重不应该在塔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脱硫塔基底反力分析和基础优化的方法，其特征在于：所述脱硫塔的计算参照钢烟囱，通过简化等效处理用计算钢烟囱的方法和工具进行计算分析，基础通过配重与结构分开设计减小造价；所述方法处理步骤包括：步骤一：对照脱硫塔结构图纸，抽象简化成力学模型；步骤二：收集脱硫塔内外附着物的重量和附着位置；所述附着物作为附加重加载在相应高度处，成为竖向多质点振动体系中质点质量的一部分；步骤三：收集风荷载计算需要的数据，用于水平风荷载计算；步骤四：收集温度作用的参数，用于塔身温度应力组合计算，复核筒壁强度设计值；步骤五：得到塔底恒载、活载、风载、地震荷载下的轴力、剪力、弯矩，组合计算配置锚栓和基础；步骤六：内力组合，通过增加配重试设计天然基础，结构厚度计算配筋接近最小配筋率，其它范围按配重降低标号二次浇筑；设计成桩伐基础时，减少内围桩加大配重，设计成普通桩；设计成抗拔桩时，调整配重降低抗拔桩造价。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法选择通用有限元软件或小型计算工具进行模拟分析。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤二中，湿法脱硫浆液不作为塔身...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华东，沈卫东，于乐意，周杰，冯丽军，
申请(专利权)人：江苏亿金环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：