干式氣柜在冶金、化工、城市煤氣等企業中的節能環保、平衡管網壓力作用舉足輕重,目前正向大容量、高壓力方向發展?,F建造的高壓氣柜有圓筒形和正多邊形稀油密封兩種。正多邊形稀油密封氣柜由于在制造、
安裝、密封和運行成本上優于圓筒形氣柜而得到青睞。雖然我國在引進國外設計資料的基礎上已設計和建造了一些正多邊形氣柜,理論研究的結果多以有限元計算模擬驗證,缺乏試驗研究。僅編制了施工質量驗收規程,國內外至今尚無完整的設計理論和技術規程問世。
針對均勻內壓作用下的氣柜殼體提出了一種簡化分析方法,即考慮角部各構件的變形協調關系,將空間正 n 多邊形棱柱殼展開為 n 個相同的互相獨立的平面結構體系,再按桿系分析法進行各部件的簡化計算,但缺乏試驗驗證其可靠性。
本文以在建萊鋼30 萬 m3正多邊形氣柜工程為背景,對正常工作狀態下氣柜的外殼進行現場試驗檢測,通過數據分析,研究柜殼各組成部件的受力特點與工作性能,為深入進行理論研究和簡化分析提供依據。
1 工程背景
萊鋼 30 萬 m3氣柜( 圖 1) 是大型正多邊形稀油密封
儲氣柜,由 32 邊正多邊形棱柱外殼、頂蓋、底板以及內部活塞等部分組成( 圖 2) 。氣柜檐口高約 112m,正多邊形外接圓直徑約 61m,外殼沿高度方向設 6 道環梁。內部活塞與外殼接觸位置設有環形油溝,密封稀油密度為 900kg/m3。在正常工作狀態下,儲氣壓力不超過 12. 5kPa。氣柜總用鋼量約為 3000t,其中外殼約2000t,占總用鋼量的 2 /3,是承受荷載的主體結構,其結構性能是大型高壓儲氣柜研究的重點。
32 邊棱柱形外殼由立柱、帶肋壁板和環梁組成。立柱位于正多邊形角點處,由 I28 熱軋工字鋼與導軌板復合而成; 帶肋壁板采用 6mm 厚鋼板冷彎成單邊卷邊槽型單元,兩端通過連接角鋼和連接板分別與立柱的腹板和外翼緣焊接,上下兩邊沿肋與相鄰單元焊接。環梁采用 5mm 厚鋼板冷彎成卷邊槽型單元,焊于壁板橫肋的外側,設有欄桿,也稱為環形走道。壁板、立柱和環梁的連接構造見圖 3。