PDF《钢制储罐拱顶加强肋结构设计与优化》

1 0,

1 1时,肋结构参数变化趋势与之相同.因此圈数一定时,存在唯一最优 纬向肋间距,可用式(

2 3 ) 表示 Lo p t i m a l= I NT 1+ Ld f ml + ? è ? ? ? ÷

1 (

2 3 )

3 .

2 扇形板数一定时纬向肋圈数对拱顶结构参数影响 当圈数一定时最大许用临界压力存在唯一性.因此,可对比各圈下加强肋的耗钢量与临界压力变化情 况,来进一步分析不同纬向肋圈数对拱顶结构参数的影响.图4为扇形板数量为2 8时,不同纬向肋圈数下 最优纬向肋间距对拱顶结构参数的影响. 图4 扇形板数一定时纬向肋圈数对拱顶结构参数影响 从图4 ( a ) 可以看出,随着纬向肋圈数的增加,中心板肋长度不变,经向长肋长度、纬向肋总长度和所 有肋总长度呈上升趋势,经向肋间距呈缓慢上升的趋势,而经向短肋长度、经向肋总长度基本呈总体上升 趋势.

5 第1 2期何旺,等:钢制储罐拱顶加强肋结构设计与优化 从图4 ( b ) 可以看出,随着纬向肋圈数的增加,加肋质量呈上升趋势,许用临界压力基本呈上升趋势, 但对拱顶稳定性提高并不显著,反而肋质量增加幅度较快.从肋耗钢量和施工难易程度考虑,当扇形板数 量为2

8、纬向肋圈数为取最小值时,能够以较少的用材量和费用使拱顶承受较大的压力.

3 .

3 扇形板数对拱顶结构参数影响 由于纬向肋圈数取最小值时,肋提高拱顶稳定性的性价比最高.那么下面以纬向肋圈数为7时,扇形 板数量分别为2 2,

2 4,

2 6,

2 8和3 0情况下,扇形板数量对拱顶结构参数影响如图5所示. 图5 扇形板数对拱顶结构参数影响 图5反映出拱顶扇形板数量对拱顶各几何尺寸、耗钢量和稳定性的影响.可以看出,随着扇形板数量 的增加,中心板肋长度、纬向肋间距与纬向肋总长度固定不变;

拱顶经向肋间距成递减趋势;

经向肋总长 度、许用临界压力呈缓慢上升趋势;

而肋总质量呈先上升、下降、再上升的趋势.经向短肋的加肋起始圈数 由4到5,起始圈数越小,越增加焊缝量.因此,拱顶扇形板数最优为2 8,此时单位质量的肋增加的稳定性 最多,且焊缝数量较少.

4 结论拱顶加肋是提高拱顶稳定性的一种有效方法,加肋拱顶能够承受的临界压力是无肋拱顶的3倍以上. 通过对加肋拱顶结构分析和参数化编程,探讨拱顶加肋的结构布置形式对加肋拱顶设计与优化的影响规 律,得出结论如下. 肋耗钢量的增加从一定程度上能增加拱顶的稳定性,同时肋自重的增加也增加了拱顶的负载,限制了 提升稳定性的程度;

拱顶稳定性并不完全取决于肋耗钢量,还与纬向肋圈数、纬向肋间距和扇形板数有关;

对于截面积形状与大小一定的加强肋,肋布置形式如纬向肋间距、纬向肋圈数和扇形板数对拱顶肋材料费 用、施工难易程序和许用临界压力存在较大影响.纬向肋圈数一定时,存在最优纬向肋间距使拱顶以最少 的耗钢量提供较高的稳定性.纬向肋圈数越少,拱顶单位耗钢量提供的稳定性越高.存在最佳扇形板数使 单位耗钢量提供的稳定性最高. 参考文献: [

1 ] 徐英,杨一凡,朱萍,等.球罐和大型储罐 [ M] .北京:化学工业出版社,

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0 5. [

2 ] 潘家华,郭光臣,高锡祺.储罐及管道强度设计 [ M] .北京:........