【摘要】：目前我國(guó)石油化工行業(yè)發(fā)展迅速,全國(guó)各地建設(shè)了大量的化工廠,其中化工管廊是石油化工廠的重要組成部分,在化工廠中分布非常廣泛�；す芾炔⑵鸬竭B接各反應(yīng)裝置和設(shè)備,同時(shí)承載各種管道和儀表槽盒、電氣槽盒以及檢修通道的作用。當(dāng)管廊跨越道路和各種“障礙物”時(shí),由于跨度較大,為滿足使用要求,桁架結(jié)構(gòu)就會(huì)成為首選的結(jié)構(gòu)形式。但是目前由于對(duì)管廊桁架的研究不夠細(xì)致和深入導(dǎo)致管廊桁架形式各異,優(yōu)點(diǎn)不能充分發(fā)揮,造成了很多浪費(fèi)。為解決目前石油化工管廊桁架設(shè)計(jì)和使用不規(guī)范的情況,本文在對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度及優(yōu)化設(shè)計(jì)理論研究的基礎(chǔ)上對(duì)管廊桁架進(jìn)行優(yōu)化分析。對(duì)管廊桁架的荷載情況及工況進(jìn)行深入的分析,結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)桁架荷載的選取和輸入給出合理的方案。在明確荷載條件的情況下以為作者接觸的工程實(shí)例為基礎(chǔ)對(duì)目前常用的鋼結(jié)構(gòu)平行弦桁架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。借助平面及三維計(jì)算軟件對(duì)無豎桿式、單斜式、人字形24m鋼結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模、計(jì)算,得出在相同荷載工況條件下各種桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。并挑選經(jīng)濟(jì)性最好的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和優(yōu)化設(shè)計(jì),使其在安全性和適用性方面均滿足使用要求。同時(shí)對(duì)三層、兩層、單層平行弦桁架分別進(jìn)行計(jì)算及優(yōu)化。通過對(duì)各種桁架結(jié)構(gòu)的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)無豎桿式桁架進(jìn)行改造,分別得出了三層、兩層、單層平行弦桁架的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,使管廊桁架結(jié)構(gòu)在安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性方面均能達(dá)到最優(yōu)的狀況,為石油化工管廊桁架的優(yōu)化設(shè)計(jì)起到一定的推動(dòng)作用。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE65
【圖文】：

成樹脂、合成纖維、合成橡膠等石化產(chǎn)業(yè)的能源和原材料產(chǎn)業(yè)。近些年來國(guó)家為了提升煉逡逑油能力，消除小工廠的污染并且為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步整合石油化工，調(diào)整優(yōu)化化工板塊的目的在逡逑全國(guó)范圍內(nèi)展開了多個(gè)千萬噸煉油項(xiàng)目。改造、新建了一大批石油化工廠如圖１．１所示。逡逑圖１．１現(xiàn)代化工廠逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｌａｎｔ逡逑在所有的化工廠中管道的支撐載體——管廊起著至關(guān)重要的作用。而有管廊處必有桁逡逑架，桁架在管廊設(shè)計(jì)中是最常用到的一種結(jié)構(gòu)形式，由于桁架跨度大，舉架高使其成為整逡逑個(gè)管廊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。石油化工管廊桁架在化工行業(yè)中的形式主要分兩種：裝置內(nèi)管逡逑廊桁架、裝置外管廊桁架。逡逑裝置內(nèi)管廊桁架：在石油化工廠區(qū)內(nèi)一般包括幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)：簡(jiǎn)稱ＸＸ逡逑裝置，裝置內(nèi)用于連接各反應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)即為裝置內(nèi)管廊。由于石油化工行業(yè)裝置要求盡逡逑快的投產(chǎn)、同時(shí)還需保證改造升級(jí)方便，目前９０％以上裝置內(nèi)管廊桁架均采用鋼結(jié)構(gòu)形式。逡逑由于處在裝置區(qū)內(nèi)場(chǎng)地相對(duì)平整，環(huán)境相對(duì)單一，桁架形式主要依據(jù)管道的垂直荷載、水逡逑平推力大小、有無震動(dòng)管道等條件決定，桁架設(shè)計(jì)方案也相對(duì)單一和固定。逡逑裝置外管廊桁架：各化工廠之間，各裝置之間的聯(lián)系仍然是依靠管廊，這種管廊在這逡逑里統(tǒng)稱為裝置外管廊，這種管廊連接距離一般比較長(zhǎng)有的能達(dá)到幾十公里，其中的桁架為逡逑裝置外管廊桁架。裝置外管廊桁架所處地形復(fù)雜

通過合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無論是抗彎還是抗剪，桁逡逑架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。石油化工平行弦桁架弦桿一般采用窄翼緣的／／型逡逑鋼，如圖１．６所示，充分利用翼緣的好型鋼的截面高度和抗彎截面抵抗矩，腹桿一般采用逡逑雙角鋼組合在滿足截面強(qiáng)度的情況下還必須保證腹桿的長(zhǎng)細(xì)比，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比或強(qiáng)度不能滿足逡逑時(shí)，腹桿也可以采用小截面的寬翼緣的／／型鋼，當(dāng)使用寬翼緣的付型鋼時(shí)需要注意／／型逡逑鋼弱軸方向上的長(zhǎng)細(xì)比，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于弱軸方向長(zhǎng)細(xì)比不能滿足而不得不加大截面的情逡逑況。當(dāng)在設(shè)防烈度為８度或８度以上時(shí)為了保證腹桿的各項(xiàng)同性，還行經(jīng)常會(huì)用到圓鋼管，逡逑以增加其抗震性能。桁架的柱子在正常荷載情況下一般跨度不大時(shí)（３０ｍ以內(nèi)）均采用鋼逡逑柱，經(jīng)常采用的截面形式為寬翼緣的／／型鋼或鋼結(jié)構(gòu)箱型柱；當(dāng)荷載較大或跨度比較大時(shí)逡逑（大于３０ｍ）時(shí)經(jīng)常會(huì)用到混凝土柱子或者鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)柱。同時(shí)為保證桁架整體的抗逡逑側(cè)能力會(huì)在桁架各層上設(shè)置水平支撐，水平支撐一般情況下均為單角鋼。逡逑圖１．６平行弦桁架逡逑Ｆｉｇ．邋１．６邋Ｐａｒａｌｌｅｌ邋ｃｈｏｒｄ邋ｔｒｕｓｓ逡逑平行弦桁架顧名思義其上下弦桿為平行布置的狀態(tài)，從外觀上看更像是一種等截面的逡逑格構(gòu)式梁

邐邐逡逑ｂ）管道豎向荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖逡逑圖３．１管道豎向荷載逡逑Ｆｉｇ３．１邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｌｏａｄ邋ｏｆ邋ｐｉｐｅ逡逑３．１．２電纜荷載逡逑為充分利用管廊桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)省空間，一般會(huì)在化工管廊上鋪設(shè)大量的儀表，電氣，逡逑自控等專業(yè)的電纜。電纜一般以電纜槽盒為載體，根據(jù)各專業(yè)電纜的數(shù)量來確定電纜槽盒逡逑的寬度，高度和層數(shù)，但是一般不會(huì)超過３層。同樣和管道的考慮方式一致，一般電纜槽逡逑盒也會(huì)考慮電纜的預(yù)留問題。逡逑常用的電纜槽盒的寬度有２００ｍｍ，邋４００ｍｍ，６００ｍｍ，８００ｍｍ。槽盒的跨越長(zhǎng)度一般為逡逑３ｍ—５ｍ之間，所以一般在管廊上需要每隔３ｍ—５ｍ的距離就設(shè)置一道電纜托臂，防止電逡逑纜槽盒的“塌腰”。因此電纜的荷載是以集中荷載的形式傳遞到管廊桁架主體結(jié)構(gòu)上的，逡逑其傳遞順序?yàn)殡娎|槽盒——槽盒托臂——橋架立柱——析架柱或者桁架梁。每個(gè)點(diǎn)的集中逡逑荷載大小需要根據(jù)上文所說的寬度，跨度，層數(shù)來進(jìn)行確定，同時(shí)還要考慮一定的預(yù)留位逡逑置荷載。通常根據(jù)電纜槽盒的寬度可以得出每延米槽盒的荷載情況

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