油罐基础的设计

第23卷　第7期2007

年7月

甘肃科技

GansuScienceandTechnology

Vol.23　No.7Jul.　2007

油罐基础的设计

刘富超,张素英

(兰州石油化工公司工程公司,甘肃兰州730060)

摘　要:介绍了庆阳石化分公司原油罐区20000m3原油罐基础结构设计及地基承载力的计算。

关键词:罐基础;环墙;地基承载力设计值中图分类号:TU712

基础设计规范》SH3068-95中81119条,取环墙基

两个部分,一部分是由罐壁传给环墙顶面的罐体自重荷载,对环墙产生的竖向压应力;另一部分是由罐底传给环墙内垫层顶的罐内液体自重和环墙内各层自重荷载,环墙内垫层在这些荷载作用下,对环墙产生侧压力,使环墙内产生还向拉应力。因为罐体自重较小,对环墙产生的竖向压应力远小于环墙的混凝土强度设计值,不需计算,所以仅对环墙进行环向拉应力计算。按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51213式计算环墙单位高环向力设计值:

γQWγWhW+γQmγmh)KRFt=(

式中参数取值如下:

1)罐内充水重分项系数γQW取111,环墙内各层自重分项系数γQm取110

2)水重度γW取918KN/m3,环墙内各层的平

油罐布置较密,根据《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中4121214条采用钢筋混凝土环墙基础。

3　环墙的计算

3.1　确定环墙宽度

因为工艺对罐基础无特殊要求,根据《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51111条,以罐壁作为环墙中心进行基础设计,即取

β=015按51111式计算环墙宽度:

)γγc-γm)h]b=g/[(1-βLhL-(

式中参数取值如下:

1)油罐自身重量(含保温重量)为4230KN,罐体直径为401538m,罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载标准值为

π)=3312KN/mg=4230/(401538

2)介质重度γL为9KN/m3

3)罐内最高储液面hL为1814m

4)取钢筋混凝土环墙重度γc为25KN/m35)环墙内各层土平均重度γm为18KN/m36)因为建设场地为6度抗震设防区,考虑到地

均重度γm取18KN/m3

3)环墙顶面至罐内最高储水面高度hW为1814m,环墙高度h为212m

4)土层中不存在软土地基,环墙侧压力系数K

取0133

5)环墙中心线半径R为201269m

经计算Ft=15901114KN/m。

基土有液化可能,根据《石油化工企业钢储罐地基与

第7期　　　　　　　　　　刘富超等:油罐基础的设计3.3

　环墙截面配筋3.3.1　环墙环向钢筋配置

57

2)黄土状土:本层厚度约为215m,压缩性较低

且不具有湿陷性,硬塑状态,其地基承载力特征值为fak=160KPa,土层压缩模量Esi=911MPa;

3)卵石层:本层厚度约为2m,卵块较硬,主要由

环向钢筋采用HRB335级钢筋,按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51311式计算单位高环向钢筋截面面积,式中重要

性系数γo为110,钢筋强度设计值为300N/mm2,经计算:

2As=γoFt/fy=5300mm

层积岩组成,其地基承载力特征值为fak=400KPa,

土层压缩模量可按Esi=10MPa考虑;

4)基岩:紫红色泥质砂、页岩、基岩顶部有漂石。因为土层(1)为高压缩性和较强湿陷性土,且土层厚度不是很大,应该全部清除,采用3:7灰土回填分层压实,压实系数不小于0195,厚度约为215m,周围宽出环墙外边缘115m。4.2.2　垫层下卧层地基承载力验算

因为垫层下卧层地基承载力特征值fak=160KPa,14KN/m2,所

配双层Φ25@180,单位高实配钢筋截面面积为5444mm2,环向钢筋截面总配筋率为1109%,根据

《构筑物抗震设计规范》GB50191-93中19131313条,环墙的环向钢筋总配筋率不宜小于1%,满足要求。因为油罐容积为20000m3,不小于10000m3,按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中81111511条,在环墙顶端和底端各增

配附加钢筋225。3.3.2　环墙竖向钢筋配置

,,,GB50010-5.。

)GB50007-20021条对垫层下卧层地基承载力进行修正:

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-015)式中参数取值如下:

1)地基承载力特征值fak=160KPa

2)垫层下卧层为硬塑状态,IL

3)基础地面以上土的重度γ和基础底面以下土的加权平均重度γm都取18KN/m3

4)因为基础宽度b远大于6m,取b=6m,d=315m

3)修正后的地基承载力特征值fa=26216KPa(2)计算垫层下卧层附加应力及土的自重应力

不小于012%,,一侧纵向钢筋配筋率为01205%,满足要求。

4　地基承载力计算及地基处理

4.1　基础底平均压力计算

因为罐体高宽比很小,罐基础所承受的竖向荷载远大于水平荷载,所以罐基础地面处的平均压力设计值可作为轴心荷载考虑,按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中5.2.2-1式计算:

PK=(FK+GK)/A

式中参数取值如下:

A=πR2=π(201269+0125)2=1322m2FK=4230+237000=241230KNGK=18X212A=5235112KN

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中4.2.1条计算灰土垫层底部的附加压力:

Pz=(22211-18x1)x3114x2015192/[3114x(201519+215tg28o)]=180KPa

灰土垫层底部的土自重压力:Pcz=315x18=63KPa

Pz+Pcz=243KPa

垫层下卧层地基承载力满足要求,且土层中不存在软弱下卧层,土层厚度均匀,不需要进行地基变形计算。

经过对罐基础结构及地基承载力的计算达到安全适用、经济合理的设计目的,同时也加深了对《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》等规范理解,在罐基础的设计方面为今后的再次设计积累了丰富的经验。

将以上数据代入公式的PK=22211KN/m2

4.2　地基处理及垫层下卧层地基承载力验算4.2.1　工程地质概况及地基处理

罐区拟建厂区西南部,地势较为平整,土层分布较均匀,土层自上而下分布如下:

1)新近堆积黄土:本层厚度约为315m,表层为耕土及速填土等,下部为粉土,有较强湿陷性及较高压缩性,其地基承载力特征值为fak=120KPa,土层压缩模量Esi=118MPa;

第23卷　第7期2007

年7月

甘肃科技

GansuScienceandTechnology

Vol.23　No.7Jul.　2007

油罐基础的设计

刘富超,张素英

(兰州石油化工公司工程公司,甘肃兰州730060)

摘　要:介绍了庆阳石化分公司原油罐区20000m3原油罐基础结构设计及地基承载力的计算。

关键词:罐基础;环墙;地基承载力设计值中图分类号:TU712

基础设计规范》SH3068-95中81119条,取环墙基

两个部分,一部分是由罐壁传给环墙顶面的罐体自重荷载,对环墙产生的竖向压应力;另一部分是由罐底传给环墙内垫层顶的罐内液体自重和环墙内各层自重荷载,环墙内垫层在这些荷载作用下,对环墙产生侧压力,使环墙内产生还向拉应力。因为罐体自重较小,对环墙产生的竖向压应力远小于环墙的混凝土强度设计值,不需计算,所以仅对环墙进行环向拉应力计算。按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51213式计算环墙单位高环向力设计值:

γQWγWhW+γQmγmh)KRFt=(

式中参数取值如下:

1)罐内充水重分项系数γQW取111,环墙内各层自重分项系数γQm取110

2)水重度γW取918KN/m3,环墙内各层的平

油罐布置较密,根据《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中4121214条采用钢筋混凝土环墙基础。

3　环墙的计算

3.1　确定环墙宽度

因为工艺对罐基础无特殊要求,根据《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51111条,以罐壁作为环墙中心进行基础设计,即取

β=015按51111式计算环墙宽度:

)γγc-γm)h]b=g/[(1-βLhL-(

式中参数取值如下:

1)油罐自身重量(含保温重量)为4230KN,罐体直径为401538m,罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载标准值为

π)=3312KN/mg=4230/(401538

2)介质重度γL为9KN/m3

3)罐内最高储液面hL为1814m

4)取钢筋混凝土环墙重度γc为25KN/m35)环墙内各层土平均重度γm为18KN/m36)因为建设场地为6度抗震设防区,考虑到地

均重度γm取18KN/m3

3)环墙顶面至罐内最高储水面高度hW为1814m,环墙高度h为212m

4)土层中不存在软土地基,环墙侧压力系数K

取0133

5)环墙中心线半径R为201269m

经计算Ft=15901114KN/m。

基土有液化可能,根据《石油化工企业钢储罐地基与

第7期　　　　　　　　　　刘富超等:油罐基础的设计3.3

　环墙截面配筋3.3.1　环墙环向钢筋配置

57

2)黄土状土:本层厚度约为215m,压缩性较低

且不具有湿陷性,硬塑状态,其地基承载力特征值为fak=160KPa,土层压缩模量Esi=911MPa;

3)卵石层:本层厚度约为2m,卵块较硬,主要由

环向钢筋采用HRB335级钢筋,按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中51311式计算单位高环向钢筋截面面积,式中重要

性系数γo为110,钢筋强度设计值为300N/mm2,经计算:

2As=γoFt/fy=5300mm

层积岩组成,其地基承载力特征值为fak=400KPa,

土层压缩模量可按Esi=10MPa考虑;

4)基岩:紫红色泥质砂、页岩、基岩顶部有漂石。因为土层(1)为高压缩性和较强湿陷性土,且土层厚度不是很大,应该全部清除,采用3:7灰土回填分层压实,压实系数不小于0195,厚度约为215m,周围宽出环墙外边缘115m。4.2.2　垫层下卧层地基承载力验算

因为垫层下卧层地基承载力特征值fak=160KPa,14KN/m2,所

配双层Φ25@180,单位高实配钢筋截面面积为5444mm2,环向钢筋截面总配筋率为1109%,根据

《构筑物抗震设计规范》GB50191-93中19131313条,环墙的环向钢筋总配筋率不宜小于1%,满足要求。因为油罐容积为20000m3,不小于10000m3,按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SH3068-95中81111511条,在环墙顶端和底端各增

配附加钢筋225。3.3.2　环墙竖向钢筋配置

,,,GB50010-5.。

)GB50007-20021条对垫层下卧层地基承载力进行修正:

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-015)式中参数取值如下:

1)地基承载力特征值fak=160KPa

2)垫层下卧层为硬塑状态,IL

3)基础地面以上土的重度γ和基础底面以下土的加权平均重度γm都取18KN/m3

4)因为基础宽度b远大于6m,取b=6m,d=315m

3)修正后的地基承载力特征值fa=26216KPa(2)计算垫层下卧层附加应力及土的自重应力

不小于012%,,一侧纵向钢筋配筋率为01205%,满足要求。

4　地基承载力计算及地基处理

4.1　基础底平均压力计算

因为罐体高宽比很小,罐基础所承受的竖向荷载远大于水平荷载,所以罐基础地面处的平均压力设计值可作为轴心荷载考虑,按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中5.2.2-1式计算:

PK=(FK+GK)/A

式中参数取值如下:

A=πR2=π(201269+0125)2=1322m2FK=4230+237000=241230KNGK=18X212A=5235112KN

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中4.2.1条计算灰土垫层底部的附加压力:

Pz=(22211-18x1)x3114x2015192/[3114x(201519+215tg28o)]=180KPa

灰土垫层底部的土自重压力:Pcz=315x18=63KPa

Pz+Pcz=243KPa

垫层下卧层地基承载力满足要求,且土层中不存在软弱下卧层,土层厚度均匀,不需要进行地基变形计算。

经过对罐基础结构及地基承载力的计算达到安全适用、经济合理的设计目的,同时也加深了对《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》等规范理解,在罐基础的设计方面为今后的再次设计积累了丰富的经验。

将以上数据代入公式的PK=22211KN/m2

4.2　地基处理及垫层下卧层地基承载力验算4.2.1　工程地质概况及地基处理

罐区拟建厂区西南部,地势较为平整,土层分布较均匀,土层自上而下分布如下:

1)新近堆积黄土:本层厚度约为315m,表层为耕土及速填土等,下部为粉土,有较强湿陷性及较高压缩性,其地基承载力特征值为fak=120KPa,土层压缩模量Esi=118MPa;