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不锈钢储罐基础设计选型-《储罐基础工程手册》

作者:镇田机械 时间:2019-04-21 07:54
第二节不锈钢储罐基础设计选型 一、不锈钢储罐基础破坏模式 不锈钢储罐基础质量的好坏,直接影响到座落在该基础上的不锈钢储罐能否正常地投入安全生产,是不锈钢储罐建造中的一个重要 信息摘要:

第二节不锈钢储罐基础设计选型

一、不锈钢储罐基础破坏模式

不锈钢储罐基础质量的好坏,直接影响到座落在该基础上的不锈钢储罐能否正常地投入安全生产,是不锈钢储罐建造中的一个重要环节。从大量不锈钢储罐事故发生的原因分析,一般皆可归纳为罐底板的脆性破裂、地震破坏和罐底基础破坏,有的是发生在装料后,有的是充满水时发生破坏,其破坏的原因主要为连锁反应所引起。开始时可能是由于罐底角焊缝的破裂而导致罐内产品漏出,漏出的物料冲走罐底的土壤或使土壤充液而失去支承能力;罐底裂缝继续发展,漏失量和含水的土壤体积也会相继增加;最后,在罐荷载作用下,部分罐基础及其下面的材料受到侧向剪切而破坏,部分罐底就由于失去支承而破裂,罐内储液也就更加大量地泄漏。

不锈钢储罐基础设计选型-《储罐基础工程手册》

如果在不锈钢储罐罐壁下地基出现过大的沉降差,那么对于浮顶罐往往会出现罐壁圆度的改变,使呈椭圆形,影响浮顶的升降;而对于固定顶罐则可以造成罐壁的局部失稳,罐壁产生翘曲,或使罐壁产生过大的局部应力集中现象,威胁不锈钢储罐安全。

当然,如果基础有良好的渗透性,能排泄相当量的漏液并不会引起罐底失去支承及出现过大的沉降差的话,那么,上述破坏将不会发生(显然,罐底板材料本身也必须要求具备必要的延性,以使底板不致于在比材料拉力强度低得多的应力下就发生破裂)。

总之,对不锈钢储罐提供一个良好的基础,将是极为重要的。

二、不锈钢储罐基础选型原则

不锈钢储罐基础设计选型应根据不锈钢储罐类型、容量、工艺生产要求、地形地貌、地质条件和施工条件等因素合理选择基础型式。当不锈钢储罐基础建在山区时,可按图2-5三种方案处理,基础垫层可采用当地的粘性土。但必须做好截水与排水措施。当地基承载力或者沉降量不满足设计要求时,应根据地基土具体条件,可采用砂垫层预抬高充水预压法、排水固结法如砂井排水、振冲碎石桩与桩基等方法。罐内介质最高温度高于100℃时,与罐底接触的基础表面,应采取隔热措施。

当地基中应力不超过l。5倍地基承载力时,隔热层可按图2-7处理。

三、不锈钢储罐基础设计选型

步骤通常从建筑场地的工程地质条件入手,主要考虑罐体对地基的允许承载力和变形要求,还要结合抗震设防,材料供应情况等,从而选出安全可靠、技术经济合理的基础方案。--般基础选型步骤按图2-8进行。不锈钢储罐基础选型应考虑下列要求,如不锈钢储罐的安全性、适用的地质条件、调整不均匀沉降的性能、基础工程造价以及对施工技术要求等,详见表2-1。

不锈钢储罐基础设计选型-《储罐基础工程手册》

四、不锈钢储罐基础构造

不锈钢储罐基础构造主要包括基础顶面绝缘防腐层,罐壁支承结构,边缘档土结构,砂(或碎石、石屑)垫层,隔酒及防水层,漏酒信号管及其他构造部分。

(一)基础顶面绝缘防腐层

基顶绝缘防腐层系指基顶表面铺筑的沥青砂垫层或沥青砼垫层等、用于隔断地下毛细水、潮气和杂散电流对罐底板的化学腐蚀和电腐蚀,并使基础顶面保持设计要求的平整度和坡度。

沥青砂垫层一般采用中粗砂=1:9(质量比),热拌合施工,厚度为80mm~100mm。当中粗砂缺少时,可在80mm~100mm厚沥青砼基层上再做20mm厚沥青砂找平层;沥青砼宜采用细粒式或中粒式,具体作法可参照甲级路面的要求。

设计时主要应从该层的作用考虑,并要使胶结材料具有易施工性、柔性和一定的热稳定性,且骨料粒度宜适中,便于压实和保证基础表面平整度、标高、尺寸符合规范要求。

(二)罐壁支承结构

图2-3所示基础的罐壁支承结构是钢筋砼环梁。该罐壁支承结构有三个特点:表面平整度高,平面抗弯刚度大,结构本身刚硬(竖向抗力刚度系数可视为极大)。图2-3所示基础的罐壁支承结构是碎石环梁(墙)。该罐壁支承结构在表面平整度和平面抗弯刚度方面不如钢筋砼环梁,但其结构本身不那么刚硬(竖向抗力刚度系数一般为200N/cm7)。罐壁支承结构的作用是,作为罐壁连同其下环板的安装支座,确保安装精度;调整地基不均匀沉降,确保不锈钢储罐筒壁在施工过程中乃至投人运营后始终保持规定的圆度和垂直度,以使浮顶升降功能正常无阻;作为罐体下节点受力支承体,与下节点相互作用共同工作,以其固有的力学性能(承载力和竖向抗力刚度等)影响下节点的实际变形状态,进而影响其静动力反应的强弱程度。因此,罐壁支承结构是不锈钢储罐基础的关键结构部位,必须认真对待。该部位设计关键是因地制宜、因材选用。要着力分析建罐地点的工程地质状况,注意地震烈度和建材性能。一般来说,从调整地基不均匀沉降的角度看,钢筋砼环梁好于碎石环梁;从适应罐体结构特点、改善下节点受力状况的角度看,碎石环梁好于钢筋砼环梁;从抗震角度看,外环梁柔性基础的碎石环梁不但结构稳固且对罐体有减震作用,钢筋砼环梁本身虽牢固但对罐体下节点的静动力反应却不利;从经济性看,外环梁柔性基础一般优于钢筋砼环梁基础,但当砂及碎(卵)石极短缺昂贵时例外。因此,当地质情况良好或不良地质经充分处理后(承载力与沉降值均满足罐体要求时),宜采用图2-2的碎石环梁来支承罐壁(非地震区亦可采用图2-2的碎石环墙);当在软土地基上建罐,事先地基未经充分处理,准备以罐体分级充水预压来达到加固上质的目的时,应采用钢筋砼环梁来支承罐壁,以利用其较大的平面抗弯刚度来调整地基不均匀沉降。

罐壁支承结构顶面(罐壁正下方)标高的确定一般考虑三个因素:

(1)输酒工艺要求的最低标高;(2)罐基础沉降需要的预抬高;

(3)防止地面积水倒灌需要的高差,一般高于地面0。3m~0。5m。

通常在(1)的标高上叠加(2),再复核是否满足(3)。

罐壁支承结构底面埋深的确定一般考虑的因素有不小于最大冻结深度,深于自然地面下

0。5m,满足罐壁正下方基础地基局部稳定性要求,即应深于局部稳定计算得到的最危险面的深度,且使局部稳定安全系数不小于1。2。

钢筋砼环梁厚度在图2-3中一般不小于300mm,砼强度等级不低于C20,环向受拉主配率宜不小于1%,二级钢筋直径不小于18mm;箍筋间距不大于300mm,直径不小于8mm。

碎石环梁的构造设计,预和底面标高确定原则已如前述。顶面宽度不宜小于3m,其中罐内为2m左右,罐外为1m左右,罐内宽应大于罐底环板径向宽度,罐外宽度应使工人站在其中能顺利进行罐体安装、防腐保温等操作。碎石环梁宜用碎(卵)石加中粗砂分层铺筑,每层虚铺厚度不宜大于0.3m,所用碎(卵)石粒径不宜大于40mm,压实后应达到的承载力和竖向抗力刚度系数值需经计算确定,砂石级配和压实遍数等施工参数,应依设计技术参数要求(承载力和竖向抗力刚度系数)、压实机具、粒料状况和虚铺厚度等由现场试配试压确定。

(三)基础边缘档护结构

大型不锈钢储罐基础主要由砂石土等散粒材料铺筑而成,为使这些散粒材料在静力或地震作用下保持稳固,不会离散崩坍,丧失地基承载能力,需要设置基础边缘档护结构。图2-4外环梁柔性基础的钢筋砼外环梁是典型的边缘档护结构,其作用是挡护其内的砂石土料,使之成为一体,共同工作。图2-3的钢筋砼环梁是罐壁支承结构兼做边缘挡护结构;图2-2的基础边缘挡护结构是护坡,无论由砼浇筑还是毛石砌筑,地震时均难免酥碎破坏,失去挡护作用,所以它不宜用在地震区,尤其高烈度区。

钢筋砼外环梁顶面标高-般低于罐壁正下方基础顶面0。2m~0。3m,使基础顶面在罐外的环形走道具有1:20的坡度,底面标高与罐壁支承结构一致或略浅,梁厚一般不小于300mm;其余要求与钢筋砼环梁相同。

(四)砂石垫层

罐基础中的碎石垫层、砂垫层、灰土和素土垫层等合称为砂石土垫层。它承受罐底及其上储液的静力和地震作用,并将这些作用分散传给地基。它所承受的上部作用约占总作用的80%左右,它的工程量一般占基础总体积的80%以上。因此,它是罐基础的主体,不容忽视。

最上层的砂垫层厚一般不小于0.3m,使用中粗砂铺筑,当砂子质量不佳时应改用碎石加砂。其定量设计与检验可按规范进行,灰土及素土垫层设计按常规的压实系数控制。

(五)隔酒及防水层

幸运赛车官网 该层构造并不是所有不锈钢储罐基础都需要设置的,仅用于怕酒水浸泡的地基,如湿陷土、膨胀土和盐渍土地基等。当地基透水性较大(如砂石地基)时,亦应设置隔酒及防水层。该层常用灰土、粘土、沥青砂或沥青砼铺筑在漏酒信号管下部10cm~20cm,有时也放在土垫层底部。灰土或粘土厚一般不小于30cm,沥青砂或砼厚一般10cm左右。

(六)漏酒信号管及其他构造

漏酒信号管是沿环向每隔10m~15m埋在钢筋砼环梁或外环梁中的钢管或聚乙烯管(直径50mm左右),其作用是便于检查人员及时发现漏酒事故,避免更大损失。其外端需高出地面10cm~20cm(基础沉降稳定后),内端高于外端3cm左右。

不锈钢储罐基础的其他构造还有散水、护坡、沉降观测点等。近年来,由于罐体技术不断进步和发展,罐基础程序设计方法也相继出现。罐体型式不同,地质条件变化和地方建筑材料供应情况有很大差异,因此不锈钢储罐基础设计应因地制宜进行。

不锈钢储罐基础各部分构造的作用和作法详见表2-2。

不锈钢储罐基础设计选型-《储罐基础工程手册》

 

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