筏板基礎(chǔ)在石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

焦 健

(中國石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101)

?

筏板基礎(chǔ)在石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

焦 健

(中國石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101)

結(jié)合石化行業(yè)中某工程實(shí)例，采用有限元軟件SAFE建立了分析模型，對(duì)反應(yīng)器筏板基礎(chǔ)進(jìn)行了計(jì)算分析，闡述了筏板基礎(chǔ)在石油化工結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)方法，為石化行業(yè)中的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。

筏板基礎(chǔ)，SAFE，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，石化工程

1 工程概況

以石化工程中某一實(shí)際工程為例，該工程為并排6個(gè)反應(yīng)器(其中5個(gè)反應(yīng)器落地，1個(gè)位于框架上)以及圍繞反應(yīng)器的操作框架。經(jīng)計(jì)算，如果采用獨(dú)立基礎(chǔ)，5臺(tái)反應(yīng)器的基礎(chǔ)大小重合，場地偏小，故將反應(yīng)器及框架放置在一個(gè)筏板基礎(chǔ)上?；A(chǔ)平面布置圖如圖1所示，操作框架3D示意圖如圖2所示。

2 筏板基礎(chǔ)的有限元分析

2.1 計(jì)算各臺(tái)反應(yīng)器基礎(chǔ)頂面及框架柱腳處的內(nèi)力

使用軟件或者手算計(jì)算出反應(yīng)器基礎(chǔ)頂面及框架柱腳的標(biāo)準(zhǔn)組合效應(yīng)和基本組合效應(yīng)，如表1，表2所示。

表1 反應(yīng)器基礎(chǔ)頂面的作用效應(yīng)

表2 框架柱腳作用效應(yīng)

2.2 基礎(chǔ)底板形狀的確定

在地基土較均勻的條件下，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)豎向永久荷載的合力不能通過基底平面形心時(shí)，可采取滿足GB 50007—2001建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(簡稱《基礎(chǔ)規(guī)范》)中的式(8.4.2)的方法來調(diào)整基底面積，減少基礎(chǔ)偏心，避免基礎(chǔ)產(chǎn)生傾斜，保證建(構(gòu))筑物的正常使用。

取板厚為1.2 m，大于1/6×跨度=1/6×6=1 m，按照剛性板計(jì)算。

2.3 按實(shí)際工程在有限元軟件SAFE中定義筏板、塔基礎(chǔ)和框架短柱建立模型

1)定義筏板基礎(chǔ)。屬性為Slab，厚度定義為1 200 mm。2)定義筏板底下土屬性為天然地基，并按實(shí)際壓縮模量進(jìn)行輸入。3)塔基礎(chǔ)短柱和框架短柱都以軟件中的柱來定義，按實(shí)際大小加到筏板基礎(chǔ)上，并且固定X和Y方向的約束，來模擬剛接。4)定義荷載模式和荷載工況。把計(jì)算出來的各個(gè)塔底和柱底作用效應(yīng)按規(guī)范SH/T 3030—2009石油化工塔型設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中第7.3條的規(guī)定進(jìn)行組合。把各個(gè)組合輸入到軟件SAFE中。得出以下14種荷載模式和23種荷載工況。每個(gè)荷載工況對(duì)應(yīng)相應(yīng)的荷載組合。荷載模式包括：操作中標(biāo)準(zhǔn)值、充水重標(biāo)準(zhǔn)值、檢修重標(biāo)準(zhǔn)值、操作重設(shè)計(jì)值、充水重設(shè)計(jì)值、檢修重設(shè)計(jì)值、重力荷載代表值、水平荷載作用(X，Y方向)、豎向地震作用、風(fēng)荷載(X，Y方向)及0.15風(fēng)荷載(風(fēng)荷載0.15 kN/m2)(X，Y方向)。荷載工況包括：正常操作標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì))組合(X，Y方向)、充水試壓標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì))組合(X，Y方向)、停產(chǎn)檢修標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì))組合(X，Y方向)、地震標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì))組合1(X，Y方向)、地震標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計(jì))組合2(X，Y方向)、正常操作準(zhǔn)永久組合、充水試壓準(zhǔn)永久組合、停產(chǎn)檢修準(zhǔn)永久組合，如圖3，圖4所示。5)建立模型，如圖5所示。

2.4 計(jì)算結(jié)果分析

1)抗沖切分析，見圖6。2)計(jì)算地基反力。按正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合，計(jì)算基底處地基反力；相應(yīng)的抗力采用地基承載力特征值，見圖7。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，在各個(gè)工況標(biāo)準(zhǔn)組合下，地基土都沒出現(xiàn)拉力的情況，沒有脫離區(qū)。地基反力的最大值小于210 kPa，小于實(shí)際的地基承載力350 kPa。3)地基(基礎(chǔ))變形的計(jì)算。按正常使用極限狀態(tài)下作用的準(zhǔn)永久組合(不計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用)，計(jì)算地基的變形，相應(yīng)的限值取地基變形允許值，見圖8。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，在各個(gè)工況準(zhǔn)永久組合下，充水試壓下，地基的沉降最大為6.16 mm，相對(duì)底板變形為4 mm，小于變形允許值。4)基礎(chǔ)的配筋計(jì)算。按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，計(jì)算配筋及驗(yàn)算材料強(qiáng)度。經(jīng)計(jì)算，采用構(gòu)造配筋即可滿足計(jì)算的需要。

3 結(jié)論和存在的問題

本文介紹了用有限元設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)石化行業(yè)中筏板基礎(chǔ)的過程。適用于下層地基土比較均勻，上部結(jié)構(gòu)剛性較好，且基礎(chǔ)底板較厚可按剛性板考慮時(shí)。沒有考慮上部結(jié)構(gòu)與底板的相互影響。

對(duì)于柔性和半剛性基礎(chǔ)底板的設(shè)計(jì)以及上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的相互影響問題還有待進(jìn)一步探討。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] SH/T 3030—2009，石油化工塔型設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Abstract: Combining with an engineering example in petrochemical industry, this paper established the analysis model using the finite element software SAFE, calculated and analyzed the reactor raft foundation, elaborated the design method of raft foundation in petrochemical structure, accumulated experience for the raft foundation design in petrochemical industry.

Key words: raft foundation, SAFE, structure design, petrochemical engineering

Stability analysis of surrounding rocks in underground powerhouse of Kiston in Australia

Lu Jianjian Fang Dan Yao Xingang

(ChinaElectricPowerConstructionGroup,EastChinaSurveyDesignInstitute,Hangzhou310002,China)

Based on the geological prospecting and design data of Australia Kiston hydroelectric power station underground cavern, using the FLAC3D numerical analysis software, this paper made excavation and support simulation to underground powerhouse, analyzed under the support and system support conditions, the distribution characteristics and evolution rules of displacement field, stress field, plastic zone etc. of surrounding rock after excavation completion, provided basis for the excavation and support design of underground powerhouse.

underground powerhouse, surrounding rock, numerical simulation, excavation and support

The application of raft foundation in petrochemical structure design

Jiao Jian

(SinopecEngineeringConstructionLimitedCompany,Beijing100101,China)

1009-6825(2016)24-0083-02

2016-06-19

焦 健(1981- )，男，工程師

TU471.15

A