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摘要：散装水泥罐主要是对各种散装材料进行储存，例如水泥以及粉煤灰等，这为工程施工散装材料的储存提供较大的便利。散装水泥罐体在受到较大迎风面积时极易导致倾覆现象的出现，给相关工程带来不必要的经济损失。本文主要对混凝土拌合站散装水泥罐体抗风加固措施进行探究，这对水泥罐体稳定性的保障有极大的促进作用。
关键词：混凝土；散装水泥；罐体抗风
交通事业是国民经济发展的重要组成部分，同时始终作为重要的经济发展策略存在。在西部大开发战略不断深化的影响之下，西部地区的资源开发以及经济繁荣会受到铁路建设的直接作用与影响。为在真正意义上对交通运载能力以及协调能力进行提升，必须针对铁路功能进行不同的设计，本文主要结合某实际工程对铁路的重要性进行分析，并对其主要施工技术进行探究。
一、水泥罐介绍
水泥罐是一种封闭式的储存散装物料的罐体，适合储存粮食、水泥、粉煤灰等各种散装物料，罐体上装有除尘器和压力安全阀，除尘器可以吸收水泥罐在使用过程中所产生的粉尘，压力安全阀可以保持罐体内外压力平衡，防止爆罐。水泥罐和输送装置配合使用能够把物料输送到各个位置。该罐体安装方便，是各种搅拌站的理想散装储存罐。
二、结构特点
水泥罐为圆柱形结构，底部由4条圆管支腿支撑整个罐体，整个罐为钢结构形式，焊接而成；顶部设有除尘器及压力安全阀。
1.水泥罐通常作为混凝土搅拌站的配套产品使用。
2.适用于装散装水泥及干燥的粉煤灰，具有防雨、防潮、使用方便等特点；规格尺寸也可根据客户要求的尺寸制作。
3.一般为圆筒支架结构，其上部安装有除尘设备和压力安全阀，防止粉尘泄漏、爆罐；下部装有破拱装置，防止粉料结块，使粉料卸出顺畅；罐体上装有料位传感器，可随时掌握罐内物料的使用情况。
三、风荷载的计算
根据《兰新铁路新疆有限公司文件》（新铁安质201033号）提供的风级风速换算表（表1）及《铁路桥涵设计基本规范》[2]中的4.4.1条确定风荷载的大小。
在实际对风荷载大小进行确定的过程中需要将《铁路桥涵设计基本规范》进行确定，下面我们对大致的风级风速换算表进行概述。11级风速度为28.5-32.6m·s-1，12级风速度为32.7-36.9m·s-1，13级风速度为37.0-41.4m·s-1，14级风速度为41.5-46.1m·s-1，15級风速度为46.2-50.9m·s-1。
四、散装水泥罐体抗风设计及验算
1.工程案例及有限元模型的建立
在实际对罐体强度进行确定时必须实现与现象施工情况的有机结合，现场调研以及相关工区所提供的资料都可对上述工作进行理论支撑，最终确定其长度为9m，支腿长度为7.0m。4.5m为罐体直径，总质量为10t，在满载的情况下其质量最大可达到300t。在检算过程中实现对有限元书数值计算方法的使用主要是为实现对罐体支架内力的充分考虑。罐体立柱所使用的钢槽尺寸需要控制在120mm×50mm×3mm，注意其壁厚为8mm。
2.罐体立柱强度及整体稳定性验算
罐体在实际工作中会受到各种客观因素的影响，尤其是在外界荷载的作用下会发生一定的形变破坏，其破坏形式主要是表现为以下三种，分别为支柱强度破坏、倾覆破坏或者滑移破坏。支柱强度破坏主要发生在满载时的风荷载作用下，其余两种破坏主要存在于空载时的罐体以及风荷载作用之下。
根据《铁路桥梁钢结构设计规范》中3.2.1条的规定，Q235钢的弯曲基本容许应力为140MPa。在主力+风力组合下，容许应力提高系数为1.2倍，所以提高后的弯曲容许应力为140×1.2=168MPa。从杆件局部稳定性来看：取钢管立柱L=3.5m检算。
3.不同工况下罐体的稳定性验算
根据工程的实际使用情况及受力最不利原则，验算时重点对罐体满载的情况进行了立柱的强度及稳定性验算。通过分析可以得出，在立柱底截面的应力最大，当12级风作用时，最大压应力约为90MPa；当15级风作用时，最大压应力为121MPa，均小于杆件的允许应力168MPa。所以立柱强度满足要求。
当17级风作用时最大压应力为214MPa>168MPa，立柱的强度不满足规范要求。从杆件的局部稳定性来看：当12级和15级风作用时立柱的稳定容许应力为0.90×168=151MPa，立柱的实际应力小于立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。当17级风作用时，立柱的实际应力小立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。
4.罐体空载时基础稳定性验算
根据罐体受力分析，与满灌情况相比，在空罐情况下地基土体易发生剪切破坏和整体倾覆，故只检算空罐情况下基础的整体稳定情况。
混凝土搅拌站的作用越来越突出，对其的环境保护、安全系数要求也越来越高；对于混凝土搅拌站来说，用来储存粉状材料的水泥罐是其中一个重点。目前所采用的水泥罐在实际使用过程中，存在除尘器内的吸尘滤芯被堵塞后，安全阀打开多次以后容易被积压在安全阀上的粉尘卡死而打不开或关闭不严的严重问题，安全阀打不开会造成爆灌。
五、加固措施
经过前面的计算，当风荷载超过17级，立柱会发生局部失稳并且强度也不满足。因此必须采取相应的抗风加固措施，以提高结构的抗风承载能力，并对加固后的结构承载能力进行评价。加固采用1根20的锚索，锚索一端拉住罐体，另一端固定在钢筋混凝土地锚上，与地面倾角为45°。地锚应该布置在常年背风处，以克服大风对罐体的风力作用。
立柱底截面的应力最大，最大压应力为153MPa<168MPa，故加固后立柱的强度满足规范要求。从杆件的局部稳定性来看：立柱的稳定容许应力为0.90×168=151MPa，立柱的实际应力小于立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。此时锚索的拉力为59kN（45°倾角），对应的应力为47MPa（45°倾角）。因此锚索的应力也满足其强度要求。
结语：
本文对某工程混凝土搅拌站散装水泥罐体不考虑地震荷载作用仅考虑受不同等级风荷载作用下的稳定性进行验算，发现结构在满载时支柱会发生局部稳定性破坏，并对基础整体稳定性进行了验算，提出一定的加强措施。在现场施工时应进一步做加强措施，以避免因偶然地震荷载作用造成人身财产损失。为以后类似工程提供一定的参考价值。
参考文献：
[1]靳旭辉.混凝土搅拌站散装水泥筒仓抗风研究[J].福建建材，2011（8）：19-20.
[2]苏志文.车站钢结构站台雨棚抗风加固措施探讨[J].建材与装饰，2014.
关键词：混凝土；散装水泥；罐体抗风
交通事业是国民经济发展的重要组成部分，同时始终作为重要的经济发展策略存在。在西部大开发战略不断深化的影响之下，西部地区的资源开发以及经济繁荣会受到铁路建设的直接作用与影响。为在真正意义上对交通运载能力以及协调能力进行提升，必须针对铁路功能进行不同的设计，本文主要结合某实际工程对铁路的重要性进行分析，并对其主要施工技术进行探究。
一、水泥罐介绍
水泥罐是一种封闭式的储存散装物料的罐体，适合储存粮食、水泥、粉煤灰等各种散装物料，罐体上装有除尘器和压力安全阀，除尘器可以吸收水泥罐在使用过程中所产生的粉尘，压力安全阀可以保持罐体内外压力平衡，防止爆罐。水泥罐和输送装置配合使用能够把物料输送到各个位置。该罐体安装方便，是各种搅拌站的理想散装储存罐。
二、结构特点
水泥罐为圆柱形结构，底部由4条圆管支腿支撑整个罐体，整个罐为钢结构形式，焊接而成；顶部设有除尘器及压力安全阀。
1.水泥罐通常作为混凝土搅拌站的配套产品使用。
2.适用于装散装水泥及干燥的粉煤灰，具有防雨、防潮、使用方便等特点；规格尺寸也可根据客户要求的尺寸制作。
3.一般为圆筒支架结构，其上部安装有除尘设备和压力安全阀，防止粉尘泄漏、爆罐；下部装有破拱装置，防止粉料结块，使粉料卸出顺畅；罐体上装有料位传感器，可随时掌握罐内物料的使用情况。
三、风荷载的计算
根据《兰新铁路新疆有限公司文件》（新铁安质201033号）提供的风级风速换算表（表1）及《铁路桥涵设计基本规范》[2]中的4.4.1条确定风荷载的大小。
在实际对风荷载大小进行确定的过程中需要将《铁路桥涵设计基本规范》进行确定，下面我们对大致的风级风速换算表进行概述。11级风速度为28.5-32.6m·s-1，12级风速度为32.7-36.9m·s-1，13级风速度为37.0-41.4m·s-1，14级风速度为41.5-46.1m·s-1，15級风速度为46.2-50.9m·s-1。
四、散装水泥罐体抗风设计及验算
1.工程案例及有限元模型的建立
在实际对罐体强度进行确定时必须实现与现象施工情况的有机结合，现场调研以及相关工区所提供的资料都可对上述工作进行理论支撑，最终确定其长度为9m，支腿长度为7.0m。4.5m为罐体直径，总质量为10t，在满载的情况下其质量最大可达到300t。在检算过程中实现对有限元书数值计算方法的使用主要是为实现对罐体支架内力的充分考虑。罐体立柱所使用的钢槽尺寸需要控制在120mm×50mm×3mm，注意其壁厚为8mm。
2.罐体立柱强度及整体稳定性验算
罐体在实际工作中会受到各种客观因素的影响，尤其是在外界荷载的作用下会发生一定的形变破坏，其破坏形式主要是表现为以下三种，分别为支柱强度破坏、倾覆破坏或者滑移破坏。支柱强度破坏主要发生在满载时的风荷载作用下，其余两种破坏主要存在于空载时的罐体以及风荷载作用之下。
根据《铁路桥梁钢结构设计规范》中3.2.1条的规定，Q235钢的弯曲基本容许应力为140MPa。在主力+风力组合下，容许应力提高系数为1.2倍，所以提高后的弯曲容许应力为140×1.2=168MPa。从杆件局部稳定性来看：取钢管立柱L=3.5m检算。
3.不同工况下罐体的稳定性验算
根据工程的实际使用情况及受力最不利原则，验算时重点对罐体满载的情况进行了立柱的强度及稳定性验算。通过分析可以得出，在立柱底截面的应力最大，当12级风作用时，最大压应力约为90MPa；当15级风作用时，最大压应力为121MPa，均小于杆件的允许应力168MPa。所以立柱强度满足要求。
当17级风作用时最大压应力为214MPa>168MPa，立柱的强度不满足规范要求。从杆件的局部稳定性来看：当12级和15级风作用时立柱的稳定容许应力为0.90×168=151MPa，立柱的实际应力小于立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。当17级风作用时，立柱的实际应力小立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。
4.罐体空载时基础稳定性验算
根据罐体受力分析，与满灌情况相比，在空罐情况下地基土体易发生剪切破坏和整体倾覆，故只检算空罐情况下基础的整体稳定情况。
混凝土搅拌站的作用越来越突出，对其的环境保护、安全系数要求也越来越高；对于混凝土搅拌站来说，用来储存粉状材料的水泥罐是其中一个重点。目前所采用的水泥罐在实际使用过程中，存在除尘器内的吸尘滤芯被堵塞后，安全阀打开多次以后容易被积压在安全阀上的粉尘卡死而打不开或关闭不严的严重问题，安全阀打不开会造成爆灌。
五、加固措施
经过前面的计算，当风荷载超过17级，立柱会发生局部失稳并且强度也不满足。因此必须采取相应的抗风加固措施，以提高结构的抗风承载能力，并对加固后的结构承载能力进行评价。加固采用1根20的锚索，锚索一端拉住罐体，另一端固定在钢筋混凝土地锚上，与地面倾角为45°。地锚应该布置在常年背风处，以克服大风对罐体的风力作用。
立柱底截面的应力最大，最大压应力为153MPa<168MPa，故加固后立柱的强度满足规范要求。从杆件的局部稳定性来看：立柱的稳定容许应力为0.90×168=151MPa，立柱的实际应力小于立柱的稳定容许应力，所以立柱的稳定性满足规范要求。此时锚索的拉力为59kN（45°倾角），对应的应力为47MPa（45°倾角）。因此锚索的应力也满足其强度要求。
结语：
本文对某工程混凝土搅拌站散装水泥罐体不考虑地震荷载作用仅考虑受不同等级风荷载作用下的稳定性进行验算，发现结构在满载时支柱会发生局部稳定性破坏，并对基础整体稳定性进行了验算，提出一定的加强措施。在现场施工时应进一步做加强措施，以避免因偶然地震荷载作用造成人身财产损失。为以后类似工程提供一定的参考价值。
参考文献：
[1]靳旭辉.混凝土搅拌站散装水泥筒仓抗风研究[J].福建建材，2011（8）：19-20.
[2]苏志文.车站钢结构站台雨棚抗风加固措施探讨[J].建材与装饰，2014.