超低壁贮料浅仓的力学模型及其计算理论

来源 :同济大学航空航天与力学学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hoko0428
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特大型超低壁筒仓常用于许多工业中固体颗粒散料的储存,在矿业、冶金、化工、电力、农业等诸多领域中应用十分广泛。 目前大多以挡土墙理论(平面应变问题)为力学分析模型进行设计建造,这样造成大量建筑材料的浪费,相关规范也没有明确的说明。因此,进行浅仓结构的理论研究和数值模拟有着十分重要的意义。 本文利用圆柱壳弯曲理论导出大型薄壁筒仓内力解析解,采用折算库伦公式计算贮料对筒仓仓壁的侧压力,然后以某水泥生产企业的贮煤浅仓为基础,利用有限元软件ANSYS建立模型进行数值模拟,主要研究筒仓局部堆载、基础约束条件,以及温度荷载对筒仓结构变形及内力的影响。 分析结果表明,与满载和空仓相比,局部堆载下筒仓的结构变形与内力都有较大增加,因此在筒仓结构设计时应充分考虑局部堆载的不利因素。温度荷载对筒仓的结构内力影响较大,为抵抗温度荷载作用,可适当加大筒仓仓壁的环向与竖向配筋。筒仓在不同基础约束下的结构变形和内力有很大变化,基础约束刚度大有利于结构抵抗贮料荷载作用,却不利于温度荷载作用。因此,在设计中应同时考虑荷载及温度的影响,通过调整基础与地基的约束刚度来选择合理的基础设计方案。 传统的挡土墙力学模型使得浅仓结构设计过于保守,造成较大浪费,利用圆柱壳弯曲理论比较符合工程实际。本文所采用的折算库伦公式相比传统的挡土墙理论可节省约35.6%的建筑材料,具有较好的实际应用价值,可为今后的大直径浅仓结构设计提供参考。
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