浅论1550铸轧机基础的设计要点

一、1550铸轧机基础的特点

(1)剖面形式复杂

1550铸轧机基础标高差别大,起伏错落,并且设备荷载分布不均匀,导致基础整体受力复杂,剖面形式相对较多,只能通过多个剖面来反映基础的细部尺寸。

(2)螺栓孔多,且不统一

1550铸轧机是一种精密的设备,这就要求设备有很好的固定和牢固的设备基础,顺利的把荷载传到地基上。地脚螺栓就是联系设备和基础的纽带,1550铸轧机基础的预留螺栓孔有101个,直径100mm的有56个,直径150mm的有17个,直径160mm的有6个,直径200mm的有22个,并且标高长度各不相同,导致设计难度增加。

(3)埋件多,易漏项

1550铸轧机所有电缆沟液压沟侧壁均设有间距1200mm埋件,所有沟转角处设置钢地沟梁,还有按工艺要求必须留设的埋件近40个之多,由于这些埋件所起的作用不同,以至于大小不同,锚筋数量不等,锚筋长短不一,这些都要根据所承受的拉力,压力或剪力计算求得,增加了基础设计的复杂性。

二、1550铸轧机基础设计技术要求

1550铸轧机基础设计,应保证基础有较强的稳定性和抗变形能力。根据涿神公司提供的资料,1550铸轧机基础技术要求:

⑴主机单辊最大轧制力矩为20Tm

⑵卷取最大张力矩为10Tm

⑶移动荷载:换辊轨道处20T

⑷运卷车轨道处10T

三、1550铸轧机基础设计的难点及解决方案

(1)收集技术资料,了解地质情况,充分做好设计前期工作

1550铸轧机基础设计前期,涿神公司提供了机器的相关资料(土建条件图),这些资料主要有:与机器有关的技术性能(名称,型号,传动方式,功率及荷载情况);机器底座外轮廓图和基础中按要求设置的坑,洞,沟,地脚螺栓的位置。

设计前对基础的地质情况进行细致的分析,取得正确的地质资料,采用合理的结构设计以保证基础的稳定性,从而达到安全运行的目的。

(2)确定基础的埋置深度及尺寸。

确定埋置深度

在满足工艺要求前提下,根据厂房基础及管沟埋深,螺栓孔的深度,同时考虑节省工程费用,1550铸轧机基础埋置深度是随要求不断变化的。两个不同标高的土层的衔接是通过放坡实现的。应值得注意的是在横剖与纵剖的交叉位置处出现放坡不容易处理,因为剖到的是放坡上的某一标高,不能充分反映基础的剖面形式,在剖面的处理上应尽可能错开放坡位置。

;确定基础尺寸

根据1550铸轧机基础整体性强的特点,将基础设计成实体式基础形式,考虑减轻基础自重和节省建筑材料,基础的外形尺寸根据涿神公司提供的土建条件图加以确定,同时满足基础整体刚度方面的构造要求及所谓“对心”要求(即要求机器基础总重心与基底中心尽可能在一竖直线上);同时满足安装,调整和维修时所需的尺寸。确定基础的外形尺寸为:16240mm,12540mm,17570mm,12540mm.

(3)校核地基承载力

;由于地基土在动荷作用下抗剪强度有所降低,并出现附加沉降,因而地基承载力设计值应予以折减。这样,1550铸轧机基础设计要满足:

P≤af

p-基础底面处的平均静压力设计值,kpa;

按建筑地基基础设计规范所确定的地基承载力设计值,kpa;

a-动力折减系数。振动加速度较小的机器基础,一般可取a=1.0.

(4)进行配筋计算

基础配筋及选用混凝土

1.为避免设备基础的不均匀沉降,按照动力机器基础设计规范中10.0.7.1规定“长度大于6m小于11m的基础顶,底面;基础内坑,槽,洞口的边缘或基础断面变化悬殊部位;支承点较少,集中力较大的部位基础受力不均匀或局部受冲击力的部位;宜配置直径8~14mm,间距150~250mm的钢筋网。”对1550铸轧机基础顶板和底板结构进行加强。在基础中均配双层双向钢筋,以加强基础结构的整体性、稳定性和抗变形能力,保证设备基础不失稳,同时也防止偏心荷载引起设备基础不均匀沉降。

2.钢筋的锚固与钢筋的连接是设计中要重点考虑的,根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定,当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的锚固长度应按规定公式进行计算:对于普通钢筋Lα=αfy/ftd

Lα——受拉钢筋的锚固长度;

fy——普通钢筋的抗拉强度设计值;

ft——混凝土轴心抗拉强度设计值;

d——钢筋的公称直径;

α——钢筋外形系数。

纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算:

Ll=§la

Ll——纵向受拉钢筋的搭接长度;

la——纵向受拉钢筋的锚固长度;

§——纵向受拉钢筋搭接长度修正系数;

在任何情况下,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于300mm.

3.根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002关于结构混凝土耐久性的基本要求“环境类别为一级(室内正常环境下),基础的最低混凝土强度等级取C20,考虑施工工期紧张,时间相对缩短,要求近早提高混凝土强度,在浇注混凝土时加入早强剂,提高了基础混凝土标号采用C25,二次灌浆层采用C30细石混凝土。

<2>地脚螺栓孔的留设

螺栓孔的精确定位至关重要,有丝毫差错就可能导致整个基础的报废。除矩形螺栓孔外其他螺栓孔均采用螺旋波纹管,直接把螺旋波纹管浇注在混凝土里,施工完毕后,螺旋波纹管与混凝土成为一体,不用再拆除,使施工简便,受力效果明显提高。

经施工及试运行验证,本1550铸轧机基础设计完全满足生产要求,取得满意的效果。

四、设备基础设计中应注意事项

⑴在满足地基稳定和变形要求前提下,基础应尽量浅埋。当上层地基的承载力大于下层时,宜利用上层作持力层;

⑵基础预埋螺栓孔及埋件要求准确无误,设计者应进行多次检查,确保万无一失。

六、总结

设备基础是保证设备正常运行的重要保证之一,基础的稳定非常重要,要进行承载力、变形、稳定性计算,以实际的地质情况,制定合理的、经济的、安全的设备基础。