大型工業(yè)鋼板筒倉的優(yōu)化設(shè)計分析研究.pdf

1、鋼板筒倉以其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能廣泛應(yīng)用于糧食、煤炭、水泥、電力、化工等各行業(yè)。但由于相關(guān)理論的研究滯后于實(shí)際工程的建設(shè)，不可否認(rèn)的是關(guān)于鋼板筒倉的破壞事故也越來越多。其理論研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)主要表現(xiàn)在儲料荷載的正確計算、缺陷對鋼板筒倉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響以及地震中儲料顆粒間的摩擦對地震作用的減弱等方面。同時，鋼板筒倉常年暴露在大氣中，受到太陽輻射而產(chǎn)生非均勻的溫度效應(yīng)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。本文即結(jié)合實(shí)際工程，采用數(shù)值模擬分別對鋼板筒倉由于卸料引起

2、的壓力增大效應(yīng)、太陽輻射對結(jié)構(gòu)性能的影響以及其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分析和研究，最后，對一大型水泥鋼板倉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并用ANSYS對其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。
　　通過和國外規(guī)范的對比，發(fā)現(xiàn)我國規(guī)范深倉采用 Janssen理論，淺倉采用Rankine理論，而國外均采用 Janssen理論，且我國水平側(cè)壓力修正系數(shù)取值偏大，豎向摩擦力修正系數(shù)偏小，未考慮儲料偏心的影響。針對大型落地式鋼板筒倉，采用顆粒流分析程序PFC2D對其進(jìn)行了裝料和卸料過

3、程的數(shù)值模擬，并結(jié)合國外規(guī)范給出了筆者對于這兩個修正系數(shù)的建議取值。
　　在分析太陽輻射時，考慮了輻射陰影的影響，并提出了陰影的計算方法，然后通過ANSYS，分四種工況分析了各自的非均勻溫度場分布，進(jìn)而得到了考慮太陽輻射陰影引起的非均勻溫度場對結(jié)構(gòu)性能的影響，發(fā)現(xiàn)考慮太陽輻射陰影，單面對流換熱工況對結(jié)構(gòu)的影響最大。
　　將通常鋼板筒倉結(jié)構(gòu)的縱向柱和環(huán)梁尺寸加大，并采取合理的布置方式，提出以梁柱為受力主體的筒倉梁柱結(jié)構(gòu)形式，通

4、過36個不同高徑比和直徑MIDAS模型的對比分析，得到一些關(guān)于鋼板筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)布置的合理化建議，包括結(jié)構(gòu)形式的選擇、縱向立柱和環(huán)梁的變截面布置方案以及需要加強(qiáng)的區(qū)域。對于更大直徑的鋼板筒倉（R>30m），可考慮采用梁柱結(jié)構(gòu)形式。
　　最后對一個23m直徑的水泥鋼板筒倉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)方案到構(gòu)件布置、荷載的確定、模型的建立、靜動力分析以及對結(jié)果的評價，在滿足規(guī)范要求下，結(jié)構(gòu)安全性較好。在此基礎(chǔ)上，用ANSYS對其進(jìn)行