回转窑基础设计计算方法及构造.docx
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回转窑基础设计计算方法及构造
回转窑基础设计计算方法及构造
谭齐
(长沙有色冶金设计研究院 410011
(ChangshaEngineeringandResearchInstituteofNon2ferrousMetallurgy,410011
[摘要]本文根据作用在回转窑基础上的荷载及其受力特点,对回转窑基础的不同作用力情况进行了分
析,提出了回转窑基础设计计算方法及构造措施。
[关键词]回转窑 基础 作用力 荷载组合
ABSTRACT:
Basedontheforceactingonrotarykilnfoundationanditspressurefeature,thispaperpresentsgeneral
calculationmethodandstructuralmeasuresofrotarykilnfoundationdesignunderdifferentactingforceconditions.
KEYWORDS:
Rotarykiln Foundation Appliedforce Loadcombination1 回转窑基础及其荷载作用简介
回转窑是煅烧物料的主要设备,以筒体的内径及长度来表示其规格,筒体长30~
180m,直径118~6m,重量较大,浮放在3~9对托轮上,托轮的组数视窑的直经及长度而定,一般由三个独立基础支承。
两托轮中心线与窑体圆截面中心线之间的连线夹角为60°,窑体荷载通过托轮底座传递给基础,参见图1、图2。
回转窑是由电机通过减速机和大小牙齿轮来驱动,转速很低,一般都小于3r/min。
回转窑体具有3~5%的斜度,由窑尾坡向窑头,物料从高端的窑尾进入,形成物料与火烟的对流。
由于窑内煅烧带温度高,窑体将会变形,有时将导致一个托轮脱空,因此每个基础上的作用力是不等。
2 回转窑基础的计算
在计算时除对齿轮的传动力考虑2.0的动力系数外,其它均不考虑动力因素。
211荷载标准值
回转窑基础在验算地基承载力时,作用在基
础上的荷载标准值应按下列内容计算:
托轮传递的荷载标准值,包括垂直荷载标准值和水平荷载
标准值;牙齿轮驱动时所传递的荷载标准值;电
机、减速机及托轮座架的荷载标准值;基础自重及台阶上的回填土重荷载标准值;工作走道传递的荷载标准值。
212荷载分析
托轮传递的荷载,可按三种情况进行基础计算,如图2所示,通常第三种荷载是基础计算的控制荷载。
11窑体正常运转时,托轮传递的垂直荷载标
准值为F1,则托轮与轮带间产生的纵向水平力标
准值H1如图2a。
H1=±f1F1/cosθ(1式中 f1—托轮与轮带的静摩察系数,取0.2;
θ—托轮中心与窑体中心连线和垂直线夹
角,一般取用30°;
第24卷 第3期2007年9月
特 种 结 构
Vol.24 No.3
Sept.2007
H1—近似地作用在托轮中心线上。
21窑体发生纵向变形时,考虑筒体在高温下引起轮带或筒体稍有弯曲变形,使某一基础上产生一个托轮脱空,则托轮传递荷载不均匀。
此时托轮脱空的基础荷载减轻,相邻基础荷载增加。
在计算时,相邻基础托轮传递的垂直荷载乘115不均匀系数。
相邻基础所受到筒体垂直荷载标准值F2为:
F2=115F1(2纵向水平力标准值 H1a=±f2F2/cosθ(3式中,f2为托轮与轮带的动力摩擦系数,取011。
31当窑体或轮带发生较大变形时,致使一个托轮脱空,如图2b所示,此时仅有一个托轮受力,并作用在基础上。
因此,垂直荷载要考虑不均匀系数113。
这时有:
垂直荷载标准值
F3=113×1
2Fi
=0165Fi(4
纵向水平力标准值 H1b=±f2F3/cosθ(5
横向水平力标准(与窑体垂直方向
H2=F3tgθ(6此时,F3产生偏心弯矩为:
M=0165F3×Li/2=01325F3Li(741窑体纵向推力的产生是由于窑体的纵向有3~5%的斜率,当窑体转动时,会产生自重下滑,或由于一对托轮不平行,在运转时使整个窑体上窜,为此在个别窑基础上设有防止下滑或上窜的一对水平挡轮,见图2c,挡轮纵向水平力标准值H3作用在挡轮轴承中心线处,则:
H3=±sinβΣFi≈±tgβΣFi=(0103~0105ΣFi
(8式中 β—窑体倾斜角;
ΣFi—所有托轮上承受垂直荷载标准值总和。
H3与H1、H1a、H1b不需同时考虑,取其最大者。
51牙齿轮驱动时所传递于基础的横向水平力标准值,如图3所示。
H4=2Ncosα,Fh=2Nsinα(9
H5=H4
L1
L
H6=H4
L-L1
L
(10式中 H4—大牙轮对小牙轮作用力的横向水平
力标准值;
Fh—大牙轮作用力的垂直分力标准值;
H5—窑体对传动基础托轮上的横向水平
力标准值;
H6—窑体对与牙轮相邻的基础托轮上的
横向水平力标准值;
L—传动基础托轮中心线与相邻基础托
轮中心线间的距离;
N—齿轮传动力;
a
—传动基础牙轮中心线与该基础托轮
中心线间的距离;
α—齿轮传动力与水平线的夹角。
213荷载效应组合
荷载可根据托轮传递荷载效应的三种情况,分别进行正常使用极限状态下荷载效应的标准组合,这三种荷载效应的标准组合见表1。
表1 回转窑基础荷载效应标准组合
基
础
类
别
荷载第1种第2种第3种
垂直
荷载
水平荷载
纵向横向
垂直
荷载
水平荷载
纵向横向
垂直
荷载
水平荷载
纵向横向
托
轮
基
础
一般
F1、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1
F2、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1a
F3、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1b±H2
与牙轮
相邻的
F1、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1H6
F2、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1aH6
F3、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1b
±H2
H6有挡
轮的
F1、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1或
±H3
H6
F2、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1a
或±H3
H6
F3、Fa、Gj、
Gg、Fp
±H1b
或±H3
±H2
H6传动
基础
F1、Fa、Fb、
Fh、
Gj、Gg、
Fp
±H1
或
±H3
H5
F2、Fa、Fb、
Fh、
Gj、Gg、
Fp
±H1a
或
±H3
H5
F3、Fa、Fb、
Fh、
Gj、Gg、
Fp
±H1b
或
±H3
±H2
H5
注:
①Gj为基础自重荷载标准值;Gg为填土荷载标准值;Fp为走道板传至基础的荷载标准值;Fa为托轮底座荷载标准值;Fb为电机与减速机荷载标准值。
②表中未示出地震力;③地震荷载仅参加第一种荷载组合。
214基础承载力设计
需进行基础自重、台阶上的回填土重,以及上部结构传来的荷载产生的地基承载力验算。
SPST特 种 结 构2007年第3期
PkmaxPkmin=
Fk+
Gk
A
±
Mkx
Wx
±
Mky
Wy
≤112fa(11
式中:
Fk为相应于荷载效应标准值组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力标准值;Gk为基础自重和基础上的土重标准值;A为基础底面面积;Pkmax、Pkmin分别为相应于荷载效应标准值组合时,基础底面边缘的最大、最小压力值;Mkx、Mky为相应于荷载效应标准组合时,作用于基础底面x向、y向的力矩值;Wx、Wy分别为基础底面x向、y向的抵抗矩;fa为修正后的地基承载力特征值。
3 基础的构造要求
311基础形式
11回转窑基础可采用大块式混凝土基础,当基础较高或采用大块式混凝土基础不经济时,宜采用墙式、箱式及框架式钢筋混凝土基础。
21回转窑窑身较长,重量较大,一般由3个或3个以上的独立基础支承,应采用合理的基础形式,置于稳定均匀的地基土层上,以防止基础产生不均匀沉降的不利影响。
各相邻基础间的相对沉降差不应大于5mm。
31回转窑基础自重及基础板上填土重和设备形成的重心与基础底板的形心,应尽量使其在同一垂直线上。
41电机传动装置宜设在同一基础上,基础埋置深度应考虑冻结深度和工艺要求,一般不小于110m。
51回转窑的工作走道宜简支地搁置在回转窑基础上。
61基础的构造尺寸应方便施工和机器安装,并保证机器固定可靠。
312基础材料
11混凝土:
大块式基础混凝土强度等级不应低于C15,墙式及箱式基础混凝土强度等级不应低于C20,框架式基础混凝土强度等级不应低于C25。
二次浇灌找平层不小于50mm,一般采用细石混凝土其强度等级不应低于C25。
21钢筋:
构造钢筋一般采用HPB235热轧钢筋。
受力钢筋宜采用HRB335、HRB400、RRB400热轧钢筋。
313基础构造配筋
11大块式混凝土基础:
当体积小于40m3时,一般可不配筋,仅在开孔或切口尺寸大于600mm的孔壁及切口周边,以及局部被削弱部位配置构造钢筋。
构造筋采用<10~12@200~300mm的钢筋网。
当体积大于或等于40m3时,除在开孔和切口等削弱部位配筋外,尚应在基础顶面和底面配置<10~12@200~300mm钢筋网。
21墙式混凝土基础:
沿墙的表面配置钢筋网,竖向钢筋采用<10~14@200~250mm,水平钢筋采用<8~10@200~250mm,底板上、下表面配置<10~12@200~300mm的钢筋网或按受力要求配置钢筋。
31箱式和框架式钢筋混凝土基础按计算受力大小及构造要求配置钢筋。
参考文献
[2]有色矿冶第4、5期,冶金工业部长沙有色冶金设计研究院出
版1978年
[3]国家标准.建筑地基基础设计规范GB5000722002.中国建筑工
业出版社2002年
海外动态:
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越南与中国签订20多亿美元大单中国—越南企业论坛在北京举行,中越两国企业在会上签订了发电、通讯、基础设施建设等领域的9个项目,合同金额超过20亿美元。
招商局集团与越南安富总公司签署了在越南胡志明市投资合作意向书,合同金额约10亿美元;中国华电集团公司与越南西贡水电股份公司签署了合作开发越南电源项目的谅解备忘录,合同金额为615亿美元;中国空港建设总公司与越南红运酒店联营公司签约建设越南广宁省下龙—芒街高速公路工程,合同金额4亿美元;中兴通讯股份有限公司与越南电力集团、电力通讯信息公司签署了合同金额1800万美元的越南电力通讯农网EVDO项目。
此外,还包括合同金额4亿美元的投资建设高级商务区的联营协议、合同金额720万美元的熟料水泥生产线合同以及合同金额3300万美元的建设经营越南宁顺省裕龙工业区的联营公司协议等。
据悉,中越两国2006年贸易额达到9915亿美元,目前中国对越投资项目有400多个,注册资金累计达到8亿多美元。
此次论坛由中国贸促会和越南工商会联合主办。
500多名中越企业家参加了论坛。
(本刊摘编
No.32007谭齐:
回转窑基础设计计算方法及构造SPST
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- 回转 基础 设计 计算方法 构造