Manufacturing of Spiral Stairways for 400m3 LPG Spherical Tanks
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摘要: 结合施工实际，介绍了液化石油气球罐盘梯的结构它是由柱盘梯与球盘梯两部分组成的。因此, 在计算盘梯的弯曲半径时应分别进行。给出了利用实地放样求盘梯侧板展开下料实长的具体计算步骤.并论述了求盘梯侧板展开下料实长的理论推导过程.通过对比，发现两者数值非常接近。叙述了盘梯的制作方法.指出用该方法制作的盘梯。基本上满足工程的需要, 并可实现现场预制整体吊装。减少空中作业.提高了生产效率。Abstract: In the light of the practical construction. introduced in the paper is the structure of a spiral staitway of an LPG spherical tank, which is made up of a column spiral stairway and a spherical stairway. Therefore each of the two parts should be considered seperately when bending radius calculation is carried out. By means of field laying-out. the real length of the side plate (which is spread out) can be obtained. The writer introduces the exact calculating procedure for the above mentioned application as well as the theoretical deviation basis. Through comparison, the two kinds of values are found close to each other. Also. the way of manufacturing is stated and the spiral staitway manufactured in this way can meet the requirements of a related project. And field febrication and whole hanging can be available so that aerial operation is able to be reduced with production rate increased.
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Keywords:
- spiral stairway /
- manufacture /
- spherical tank /
- bending radius /
- calculation
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400m3钢制液化石油气球罐, 是中国石油天然气管道第二工程公司为贵阳市白云液化石油气公司储配站安装的两具储存石油气的储罐。球罐盘梯的制作采用了近似计算的方法, 求出弯曲半径, 进行现场预制, 整体吊装, 从而保证了施工质量, 减少了空中作业。
该球罐的外部梯子由两部分组成, 如图 1所示, 赤道线以下是直斜梯, 赤道线以上是沿着球罐盘旋而上的盘梯。盘梯的下端与中间平台连接，上端与顶部平台连接, 盘梯与罐壁保持等距离。平台上部是弧形盘梯, 因此，在设计制造盘梯时, 应根据图纸尺寸进行计算, 现场下料放样准确与否, 直接影响到安装工作。
弯曲半径计算
由施工图可知: 内径Di为9 200 mm, 盘梯的中心线到球罐最大直径的切线是600 mm, 盘梯的中心包角a为143°，盘梯宽为700 mm。盘梯设计外形尺寸如图 1所示，盘梯内旁侧板下缘立体轨迹如图 2所示。该盘梯由柱盘梯与球盘梯两部分组成, 分别求其弯曲半径R1、R2和侧板下料实长L。
1 柱盘梯弯曲半径R1的计算
盘梯的下段BP是绕圆柱体的螺旋线, 盘梯内侧板与罐体的距离为600-350=250 mm, 所以，R= 4 600 (内半径)+ 34(球壳厚) +250=4 884 mm。
由于梯子斜度为45°, 旋转角为90°, 所以P点的高度h1等于BP在水平面。上的投影长
由Rt△OO1C得: :
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-E1.png")
(1) 由Rt△OPC得:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-E2.png")
(2) 代入式(2)得:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE1.png")
整理得：
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-E3.png")
(3) 将r1=2 h1/x代入式(3)得:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE2.png")
在Rt△BO1C中
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE3.png")
在Rt△PCB中
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE4.png")
参见图 3, 在Rt△PDO'中有:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE5.png")
2 球盘梯弯曲半径R2的计算
把这段球盘梯仍看作是柱盘梯来计算弯曲半径, 实践证明完全能满足工程所需, 简化了计算。不同的是圆心改变了, r2-r1距离是绕r2圆柱的螺旋线(见图 4)。
从施工图可知:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE6.png")
在Rt△PEO2(见图 5)中有:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE7.png")
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE8.png")
在Rt△AF0"中:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE9.png")
侧板展开下料实长计算
设盘梯内侧板下料实长为L内，盘梯外侧板下料实长为L外。从施工图上可知:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE10.png")
1 实地放样求实长
侧板展开放样求实长(见图 6)的步骤是:
(1) 以平面图投影长
(2) 以平面投影长
(3) 过P点、A点作出上段盘梯侧板弧线, 其侧板弧线与下段盘梯相切, 过P点作一直线垂直于下段盘梯, 作PA的垂直平分线，两线交于O点, 以O为圆心, OP为半径，即得上段盘梯侧板弧线。
从实际放样图 6测得:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE11.png")
2 理论计算求实长
从上面的论述和图 6可知,
在Rt△BCP内中:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE12.png")
在Rt△BDP外中:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE13.png")
从图 6可知:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE14.png")
在Rt△P外KA外中有:
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/1995/1/href="yqcy-14-1-19-FE15.png")
制作方法
根据放样和理论计算, 得到盘梯内外侧板的形状和长度及弯曲半径R1、R2, 首先将侧板制作好, 把内外侧板弯成R1、R2的圆弧(见图 7), 再作出踏步的水平等分线, 通过踏步板连接内外侧板, 制作成盘梯。
实践证明, 盘梯采用放样和近似计算的方法, 数值非常接近, 能满足工程的需要, 便于现场预制, 提高了生产效率，减少了高空作业, 实现了整体吊装一次成功, 解决了球罐现. 场组焊中现场制作盘梯的难题。
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