大直径薄壁容器吊装及支撑结构设计.docx
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Ｐｅｔｒｏ － ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大 直 径 薄 壁 容 器 吊 装 及 支 撑 结 构 设 计孙 吉 产（ 中 国 石 化 集 团 第 十 建 设 公 司 ， 山 东 淄 博 ２５５４３８）摘 要 ： 在 石 油 化 工 新 建 、 改 扩 建 等 工 程 项 目 施 工 中 ， 经 常 遇 到 大 直 径 薄 壁 容 器 的 吊 装 问 题 ， 如 大 型 料仓 、 储 罐 的 吊 装 等 由 于 大 直 径 薄 壁 容 器 刚 度 不 够 ， 需 对 筒 体 进 行 加 固 以 满 足 其 吊 装 要 求 容 积 大 于 １０００ ｍ３ 储 罐 进 行 整 体 搬 迁 ， 在 国 内 还 没 有 类 似 的 工 程 实 例 ： 文 章 以 ３０００ ｍ３ 储 罐 的 整 体 搬 迁 为 技 术 课 题 ， 为 满 足 储 罐 吊 装 和 运 输 的 要 求 ， 对 储 罐 内 部 支 撑 结 构 进 行 优 化 设 计 ， 并 进 行 了 结 构 受 力 分 析 和 强 度 计 算 ， 在 理 论 分 析 的 基 础 上 对 方 案 的 可 行 性 进 行 了 探 讨 。
关 键 词 ： 容 器 吊 装 结 构 设 计在 石 油 化 工 新 建 、改 扩 建 等 工 程 项 目 施工 中 ，经 常 遇 到 大 直 径 薄 壁 容 器 的 吊 装 问 题 ，如 大 型 料 仓 、储 罐 的 吊 装 等 由 于 大 直 径 薄 壁 容 器 刚 度 不 够 ，需 对 筒 体 进 行 结 构 加 固 以 满 足 其 吊 装 要 求 最 近 在 湛 江 东 兴 石 油 企 业 有 限 公 司 的 工 程 项 目 中 ，业 主 提 出 要 求 对 ２ 台 ３０００ ｍ３ 油 罐 进 行 整 体 搬 迁 由 于 没 有 类 似 的 工 程 实 例 和 充 分 的 理 论 依 据 ，整 体 搬 迁 方 案 没 有 实 施 ，而 采 取 了 分 片 拆 除 重 新 组 焊 的 方 案 本 文 以 ３０００ ｍ３ 油 罐 整 体 搬 迁 技 术 为 课 题 ，在 理 论 分 析 的 基 础 上 对 方 案 的 可 行 性 进 行 探 讨 图 １ 油 罐 整 体 抬 吊 示 意表 １ 支 撑 结 构 用 材 料油 罐 的 搬 迁 工 艺３０００ ｍ３ 油 罐 罐 体 经 过 支 撑 结 构 加 固 后 ，由２ 台 １２０ｔ 汽 车 吊 抬 吊 ，装 车 后 由 拖 车 将 油 罐 运 到 新 的 安 装 位 置 ，再 由 吊 车 吊 装 油 罐 到 安 装 位 置 。
本 工 艺 的 关 键 技 术 是 罐 体 支 撑 结 构 的 设 计 ，即 满 足 油 罐 在 吊 装 时 整 体 结 构 稳 定 油 罐 整 体 抬 吊 见 图 １１角 钢１ ∠ １００ ×１０ ｍ ３１０ ４．６８７支 撑 杆节 点 板 等支 撑 结 构 形 式（１） 支 撑 结 构 设 计 思 路 是 结 构 尽 量 简 化 ，便 于 提 出 计 算 简 图 在 满 足 强 度 要 求 的 前 提 下 尽 量 减 少 结 构 重 量 ，本 工 程 拟 定 的 支 撑 结 构 主 要 有 主 桁 架 、承 重 三 角 架 和 底 部 胀 圈 等 ，见 图 ２２） 支 撑 结 构 所 需 材 料 见 表 １，支 撑 结 构 总 重 约 为 ８．２９４ｔ２注 ： 金 属 总 质 量 为 ８．２９４ｔ收 稿 日 期 ：２０１２ － ０２ － ２７作 者 简 介 ： 孙 吉 产 ， 男 ，１９８２ 年 毕 业 于 青 岛 化 工 学 院 化 工 机 械 专 业 ， 工 学 学 士 ， 一 直 从 事 石 油 化 工 建 设 ， 参 加 过 国 际 、 行 标 的 编 制 审 查 工 作 ， 已 发 表 论 文 ５ 篇 ， 现 任 公 司 副 总 工 程 师 ， 高 级 工 程 师 。
Ｅｍａｉｌ：ｓｕｎｊｃ．ｓｈｉｊ＠ ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ序 号 名 称 规 格 单 位 数 量 质 量 ／ ｔ 备 注主 桁 架 及 三 角 架 拉 杆三 角 架２ 角 钢 ∠ １６０／ １００ ×１０ ｍ ９６ １．９０７３ 槽 钢 ［２４ａ ｍ ５４ １．４５０ 胀 圈筋 板 、４ 钢 板 δ ＝ １０ ｍｍ ｍ２ ３ ０．２３４５ 钢 板 δ ＝ ２０ ｍｍ ｍ２ ０．１ ０．０１６ 吊 耳第 ３３ 卷 第 ３ 期 孙 吉 产 ． 大 直 径 薄 壁 容 器 吊 装 及 支 撑 结 构 设 计 · １９ ·于 图 ４ 中 （ 单 位 ：ｔ） 负 号 表 示 杆 件 承 受 压 力 图 ４ 各 杆 件 受 力 计 算 值主 桁 架 杆 件 截 面 选 择（１） 根 据 各 杆 件 内 力 的 计 算 值 ，杆 ＥＦ 和 杆 ＦＧ 受 压 力 最 大 为 ２２．５ｔ，截 面 选 用 ２ 个 ∠ １００ ｍｍ×１０ ｍｍ 角 钢 ，此 组 合 截 面 的 特 性 如 下 ：Ａ ＝ １９．２６ ×２＝ ３８．５２ｃｍ２ｒ ｘ ＝ ３．０５ｃｍ杆 的 长 细 比４Ｌ Ｏｘ ３００≈ １００ ＜ ［λ］ ＝ １５０λ ｘ ＝ ｒ ＝ ３．０５ｘ查 稳 定 系 数 φ ＝ ０．６０４所 需 截 面 面 积Ｎ１ ２２５００ Ａ′ ＝ ＝ ＝ ２１．９ｃｍ２φ［σ］ ０．６０４ ×１７００＜ ３８．５２ｃｍ２（ 满 足 要 求 ）（２） 根 据 各 杆 件 内 力 计 算 值 ，杆 ＭＬ 和 杆ＬＫ 受 拉 力 最 大 为 ２０ｔ，选 用 ∠ １００ｍｍ×１０ｍｍ，截 面 积 为 １９．２６ｃｍ２ 。
所 需 截 面 面 积Ｎ２ ２００００Ａ″ ＝ ＝ ＝ １１．７６ｃｍ２［σ］ １７００图 ２ 支 撑 结 构 形 式 示 意 ＜ １９．２６ｃｍ２（ 满 足 要 求 ）承 重 三 角 架 杆 件 截 面 选 择选 取 受 力 最 大 的 中 部 三 角 架 进 行 受 力 计 算 ，主 桁 架 杆 件 受 力 分 析３０００ ｍ３ 油 罐 总 重 约 ６０ｔ，其 负 荷 是 通 过 罐 底 部 胀 圈 、承 重 三 角 架 由 二 榀 主 行 架 承 重 的 ，罐 体 荷 载 是 沿 罐 壁 圆 周 均 匀 分 布 的 为 计 算 方 便 ，近 似 设 为 在 桁 架 直 线 方 向 上 载 荷 均 布 ，总 负 荷 为 ： 罐 体 重 ６０ｔ ＋ 支 撑 结 构 重 ８．２９ｔ，总 负 荷 按 ７０ｔ 计 ， 给 出 主 桁 架 的 计 算 简 图 ，见 图 ３５３计 算 简 图 及 计 算 值 如 图 ５ 所 示 图 ５ 中 部 三 角 架 受 力 计 算 值求 得 杆 ＦＯ 受 拉 力 为 １１ｔ，根 据 以 上 核 算 选取 ∠ １００ ｍｍ×１０ ｍｍ，截 面 满 足 要 求 。
杆 ＬＯ 受 压 力 １０ｔ，同 时 还 承 受 罐 底 板 的 重 量 ，按 简 支 梁 均 布 截 荷 值 ０．２３ｔ ／ ｍ 考 虑 ，图 ３ 各 杆 件 受 力 计 算 示 意ｑＬ２ １ ２Ｍ ＝ ８ ＝ ８ ×０．２３ ×６ ≈ １ｔ － ｍ计 算 各 杆 件 内 力 ，将 计 算 结 果 统 一 标 注石 油 化 工 设 备 技 术 ２０１２ 年· ２０ ·选 用 ２ 个 ∠ １６０／ １００ ｍｍ×１０ ｍｍ 角 钢 ，截面 几 何 特 性 如 下 ：Ａ ＝ ２ ×２５．３２＝ ５０．６４ｃｍ２Ｉｘ＝ ２ ×６６８．６９＝ １３３７．３８ｃｍ２几 点 说 明（１） 在 罐 体 支 撑 结 构 设 计 过 程 中 ，未 考 虑 罐 体 自 身 刚 度 ，设 计 偏 安 全 ；（２） 主 桁 架 下 弦 杆 和 承 重 三 角 架 支 撑 杆 是 与 罐 底 板 间 断 连 接 的 ，且 罐 底 板 与 罐 体 是 整 体 为 了 简 化 计 算 ，罐 底 板 是 按 纯 负 荷 考 虑 的 ，设 计 偏 安 全 ；（３） 承 重 三 角 架 支 撑 杆 ，偏 心 率 偏 大 ，实 际 中 可 考 虑 中 间 增 加 拉 杆 ，以 便 减 小 角 钢 型 号 ；（４） 吊 耳 位 置 存 在 弯 矩 ，使 用 中 吊 耳 位 置 局 部 应 做 加 强 设 计 ；（５） 支 撑 结 构 节 点 详 图 本 文 未 给 出 ，使 用 中 应 做 补 充 。
６Ｉｘ １３３７．３８＝ ２５５ｃｍ３ ＝ Ｗ１Ｗ ｍａｘ＝ ＝５．２４ ５．２４ｒ ｘ＝ ５．１４ｃｍ杆 的 长 细 比Ｌ Ｏｘ ６００ ＝ １１６．７＜ ［λ］ ＝ １５０λｘ＝ ｒ ＝ ５．１４ｘ（ 满 足 要 求 ）截 面 验 算 ： 按 偏 心 受 力 杆 计 算 ，它 的 相 对 偏 心 率 结 语（１） 大 型 油 罐 整 体 搬 迁 技 术 上 是 可 行 的 ；（２） 采 用 本 工 艺 技 术 同 时 可 以 间 接 解 决 罐 底 板 防 腐 问 题 ；７Ｍ Ａ １０００００ ５０．６４·ε ＝ ＝ × ＝ １．９９Ｎ３ Ｗ１ １００００ ２５５查 稳 定 系 数 φ Ｐ＝ ０．１８所 需 截 面 面 积 （ ） 大 型 油 罐 整 体 搬 迁 是 在 搬 迁 距 离 不 太 ３远 ，且 搬 运 路 线 无 障 碍 时 才 能 实 现 ，在 较 大 的 工 程 项 目 施 工 中 ，同 时 实 施 大 型 油 罐 的 整 体 搬 迁 ，可 加 快 工 程 进 度 ，节 约 施 工 费 用 Ｎ３ １００００Ａ′ ＝ ＝ ３２．６７ｃｍ２ ＜＝φＰ［σ］ ０．１８ ×１７００５０．６４ｃｍ２（ 满 足 要 求 ）（ 上 接 第 １７ 页 ）掺 入 方 法 是 十 分 重 要 的 。
２） 双 层 侧 拉 环 的 环 钉 和 柱 钉 除 了 螺 纹 拧 好外 还 应 进 行 点 焊 ；（３） 虽 然 ＳＨ／ Ｔ３６０９—２０１１《 石 油 化 工 隔 热 耐 磨 衬 里 施 工 技 术 规 程 》 中 要 求 侧 拉 环 隔 热 耐 磨 单 层 衬 里 应 采 用 手 工 捣 制 的 施 工 方 法 ，但 是 实 际 上 更 多 用 户 倾 向 于 选 择 支 模 振 捣 的 施 工 方 法 侧 拉 环 隔 热 耐 磨 单 层 衬 里 可 以 选 择 支 模 振 捣 的 施 工 方 法 ，但 建 议 施 工 前 针 对 侧 拉 环 锚 固 钉 的 布 置 形 式 、振 捣 棒 的 规 格 和 振 捣 方 法 、衬 里 材 料 的 充 分 填 充 等 问 题 进 行 模 拟 试 验 ，寻 找 到 能 确 保 施 工 质 量 的 一 整 套 方 案 和 程 序 后 再 进 行 正 式 施 工 今 后 的 衬 里 规 范 中 也 应 根 据 试 验 结 果 和 工 程 经 验 补 充 相 关 内 容 。
