密目消音网受力分析计算书
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计算书
1、平面布置和传力路径
图1 隔音网的的布置图
对图1说明如下:1)图1中方框代表混凝土柱,粗实线代表钢丝绳,布置
在图中的竖向,细实线代表尼龙绳,布置在图中的横向,密目隔音网布置在整个
平面;2)柱网间距为6000mm,尼龙绳间距为1500mm;3)密目隔音网搭在尼
龙绳上,尼龙绳与钢丝绳之间通过绑扎固定,钢丝绳穿过柱边钢箍上的孔洞最后
连接到冷却塔外围的钢管上,见图2。
(a)钢箍俯视图 (b)钢箍侧视图(来自实例)
图2 钢箍示意图
荷载来源说明:横向荷载——由于密目消音网所处环境相对封闭,且为水平
布置的网状结构,受风面积很小,所以可以认为几乎不受风荷载影响,横向荷载
近似为零;竖向荷载——竖向荷载主要来自两个方面:1)密目消声网自身重力,
由于密度小(5m2网质量为1kg),是次要作竖向荷载;2)冷却水喷淋产生的竖
向冲击力,水本身密度大,加上冲击对荷载的放大作用,构成了主要的竖向荷载。
传力路径说明:从图1可以明显看出整个消音系统的传力模式类似板梁柱结
构,密目消音网相当于板,尼龙绳相当于次梁,钢丝绳相当于主梁,传力路径为
竖向力—密目消音网(面荷载)—尼龙绳(线荷载)—钢丝绳(集中荷载)—柱
和外围钢管。
2、加密目消音网对原有淋水区立柱的影响分析
加密目消音网对原有淋水区立柱的影响分两个方面来说明:
1)在加钢箍处对柱的局部影响。在图2(b)中可以明显看到钢箍下面垫有
一层橡胶,这可以有效防止此处产生局部破坏对柱的承载力带来的不利影响;
2)新的外力对柱的整体影响。取图1中竖向柱列的中间一榀进行分析,受
力简图如图3。
图3 竖向柱列中间榀受力简图
绳索得受力特性是只能承受轴向拉力,这里的钢丝绳也必将通过自身的变形,
通过自身的轴向拉力来平衡外部荷载,分别截取图3中两段钢丝绳和中间柱钢箍
进行受力分析,受力简图如图4。
(a) 左边钢丝绳受力简图
(b) 右边钢丝绳受力简图
(c) 中间柱钢箍受力简图
图4 各部分受力简图
在钢箍、绳索安装到位,密目消音网铺设合格的前提下,可以得到
F1=F2=F3=F4=F5=F6,
12,所以N1=N2=N3=N4。对图4(c),在N2=N3,12
的前提下,可以得到N2x=N3x,所以新加外力对钢箍水平向的作用为零,满足招
标文件中要求的“冷却塔淋水构件立柱不得承受密目消声网横向剪切力影响”。
3、加密目消音网对人字柱的影响分析
加密目消音网对人字柱的影响同样分两个方面来说明:
1)在钢管与柱接触处对柱的局部影响。钢丝绳的端部固定在塔底的一圈不
锈钢管上,而这些钢管则是通过管箍支撑固定在冷却塔人字柱底部,同样钢箍与
混凝土人字柱间设置橡胶垫圈,保证不对人字柱产生局部破坏作用。
2)新的外力对柱的整体影响。整体影响通过一个实例来分析,实例如图5。
(a)绳索与钢箍 (b) 钢管与人字立柱
图5 密目消声网降噪实例
图5中的实例,冷却塔直径为123m,柱距为6m,人字柱共104根,直径为1.2m,
由于缺乏准确的水流冲击力以及受力时的绳索角度数据,故大致估算新加外力对人字柱
的影响:
(1)根据尺寸数据大致估计钢丝绳与外围钢管的连接点为80个;
(2)每个连接点传上的力计算;
填料层底部高度10.8m,水流从填料层流出时记初速度为0,自10.8m处下,较高
一层的消音网距水面1.5m,水滴下落高度约为9.3m,水滴下落需考虑空气阻力影响,
参考雨水落地速度讨论冷却水冲击密目消音网的速度:
(a)雨水落地速度取值表
(b) 雨滴直径与落地速度关系曲线
图6 对雨水落地速度的各种研究
图6展示了两种雨水落地速度取值方法(来自不同研究者),两者取值不同但差距
不大。冷却水直径取4mm,由于下落高度较雨水远小,冷却水的冲击速度取5m/s。
水柱冲击实体时2svNimpact,水滴冲击网状物时,需要考虑折减,引起折减的
因素主要有以下三个:○1水滴没有布满整个空间(水柱布满了)、○2网格存在空隙(实
体不存在)、○3水滴撞击消音网后速度未变为零。下面对这三个因素一一讨论:
○1水柱布满整个柱体空间,而水滴没有,保守取雨滴尺寸在三个坐标轴方向均为水
柱的1/2,则s需要取一折减系数1/4;
○2由于存在空隙,网格由网线和网格,保守估计空隙占整网面积1/4,s需再取一折
减系数3/4;
○3水流速度未减为零,保守估计水滴穿过网后速度还剩20%,则v2前需取一折减
系数0.64。
综合需要折减的各种情况:
225
1313
=0.641000360.6451.08104444NsvN
impact修正
钢丝绳偏离水平方向的角度很小,预估为50,sin50=0.087,所以N1=N2=N3=N4=N
水冲击力
/2/sin50=621000N,即每个传力点的力为621000N,方向假设为最不利的朝向冷却
塔圆心。
(3)总受力:
7
=80621000=4.9710NN
总
(4)人字柱中增加的剪应力:
7
2
4.9710==0.42MPa3.141.21044
钢材的剪切强度往往能达到数百兆帕,增加0.42MPa影响可以忽略不计。(注:由
于缺乏准确数据,该部分计算的很多关键数值为估取,计算结果仅供参考)