文档介绍：低温储罐基础设计及探讨
摘要:本文总结了低温储罐基础的几个特点及其荷载分布的特点,列举了基础的荷载情况,摘录了国内外标准的有关条款和规定。
关键词:低温储罐基础荷载
中图分类号:S611文献标识码: A 文章编号:
近几年来我们在设计中经常遇到低温介质(主要有液态乙烯、丙烯、液氧、液氮、液氩等)的储罐设计问题,与普通立式储罐最大的不同在于它的低温并有因储存液体汽化而形成的内压的特点。罐内的温度可达-165℃,罐体可分为单壁和双壁两种形式。由于双壁全包容罐(外壁为预应力混凝土)基础大多为国外工程公司和罐体、罐壁一起设计,本文主要探讨有关单壁低温储罐基础的有关问题。
基础选型
目前我们石化行业的相关规范中还没有针对此类储罐的相关设计规范,就我们结构专业而言,现行的《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》(SH3068-95):“本规范不适用于储存低温、剧毒、酸、碱腐蚀介质和介质自重大于10kN/m3及架高储罐的地基与基础的设计”,这就给我们带来了新的问题--如何设计这类基础!
尽管此类基础上一般设有泡沫玻璃砖保温层,但由于考虑泄漏等事故状态的原因,基础还需考虑受冻的可能性,因此采取必要的防冻措施。一般来说,普通的储罐基础不需要设计地脚螺栓,但对于低温储罐,由于其内部介质均为低温介质,无论采取何种保冷措施,都会有冷量损失,介质温度升高,其内部压力必然增大。为了避免罐内压造成的储罐边缘
“上举”,所以低温储罐基础边缘都设置锚栓。考虑到罐壁和罐底由于温度变化而会产生位移,不能简单的采用直锚栓锚固,一般采用如右图所示的扁钢锚固带,既简单又能适应罐体变形要求(a值为预留罐壁位移量)。可见这种低温储罐基础的设计要比常规储罐复杂一些。
在美国石油协会标准《大型低压焊接储罐设计与施工(API620)》附录R中对这种低温储罐的基础设计给出了一些建设性意见;英底、立式、》(BS7777-3:1993)中也给出了低温罐基础的类型:环梁基础、筏板基础、桩筏基础、高承台基础。设计人员可根据地质状况、承载力、沉降等方面来选择基础形式。当天然地基承载力及沉降均满足要求,可采用环墙基础或筏板基础;浅层无较好的持力层,不能满足设计要求时,则采用桩筏基础及高承台基础,如采用环梁及筏板基础,位于罐底的混凝土筏板或者地基土必然受到冻害,为防止这种现象,就必须采取电加热方式,将温度传感器及辅助加热系统埋在混凝土中或砂垫层中,依靠通电加热,防止冻害。但在实际设计中,考虑到这种储罐基础的重要性和危险性,以及采用电加热需要日常的操作维护,工程费用较高等原因,国内已完成低温储罐基础均采用架空基础。此时地面和储罐基础底板之间形成空气隔层,维持基础底面与外界温度一致,保持良好通风,利用空气流动使基础底面与顶面温度梯度尽量大,从而保证基础内部的温度与常温接近,确保基础在低温介质作用下长期正常工作。架空底板与地面之间的高度, BS7777-3:1993中要求净空至少1500mm,以便检查和维修。但有的基础由于工艺流程的要求,此高度达到了4200mm。
采用架空基础后,随之而来的就是支撑柱(桩)及顶板的设计,根据国内已建成的低温罐及近几年