大型鋼筒倉在儲料荷載及風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性能.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們對物料儲存庫，特別是對其容積的要求越來越高，有些鋼筒倉的容積甚至達10萬m3以上，這對大容積鋼筒倉的設(shè)計提出新的挑戰(zhàn)。鋼筒倉在正常服役過程中，經(jīng)常會發(fā)生偏心裝料或偏心卸料，裝卸料過程中的偏心引起鋼筒倉倉壁儲料壓力在周向的不均勻分布，使結(jié)構(gòu)的屈曲承載力顯著降低。另外，在過去幾十年中，我國和世界其它地區(qū)也報道過多起鋼筒倉在正常使用或建造過程中的風(fēng)毀事故。因此對大型鋼筒倉開展各種偏心裝卸料荷載及風(fēng)荷載作用下的

2、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究有著迫切的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文以實際工程中的6個容積為3～6萬m3大型鋼筒倉為原型，算例涵蓋了各種長細(xì)比的鋼筒倉，包括超深倉、深倉、中深倉、矮倉、擋料倉。采用大型商業(yè)有限元分析軟件ANSYS對上述大型算例鋼筒倉進行各種裝卸料荷載及風(fēng)荷載作用下的線性和非線性屈曲分析，并考慮了幾何非線性、材料非線性、初始幾何缺陷的影響。本文的主要工作如下:
　　1)介紹我國規(guī)范在儲料荷載方面的研究成果，并與歐洲鋼筒

3、倉設(shè)計規(guī)范的設(shè)計方法和理論進行對比。
　　2)研究大型鋼筒倉在軸對稱儲料荷載作用下的線性和非線性屈曲性能。提出用以衡量鋼筒倉結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣的經(jīng)濟性指標(biāo)，即容耗比，并建立了鋼筒倉結(jié)構(gòu)容耗比與其長細(xì)比的定性關(guān)系。還分析了其它參數(shù)的變化對鋼筒倉結(jié)構(gòu)臨界屈曲荷載及穩(wěn)定承載力的影響，如倉頂環(huán)梁剛度、倉壁加勁肋、倉底洞口、倉壁厚度分布形式、倉壁徑厚比、倉壁磨蝕厚度、倉壁建造等級、倉壁焊縫缺陷的不利分布、鋼材的屈服強度等。
　　3)對上述各

4、長細(xì)比算例鋼筒倉進行小偏心卸料荷載下的屈曲分析，考慮了幾何偏心較小時引起的非軸對稱水平壓力，即塊荷載的影響;分析塊荷載幅值、相對偏心距、塊荷載作用高度等對鋼筒倉各屈曲分析類型下的臨界屈曲荷載、屈曲模態(tài)及穩(wěn)定承載力的影響。同時本章還介紹大型鋼筒倉多點卸料方式以及大偏心卸料工況，對上述各長細(xì)比算例鋼筒倉進行大偏心卸料荷載下的穩(wěn)定性分析。研究偏心流動通道的半徑、偏心距、偏心接觸角、特征深度、偏心荷載幅值、最不利半徑比等參數(shù)的變化對各屈曲分析類

5、型下的臨界屈曲荷載、屈曲模態(tài)及穩(wěn)定承載力的影響。
　　4)介紹大偏心裝料倉壁偏心儲料荷載的確定方法，研究大型鋼筒倉大偏心裝料相對偏心距、倉頂儲料錐體坡度、長細(xì)比大小等參數(shù)的變化對鋼筒倉各屈曲分析類型下的臨界屈曲荷載、屈曲模態(tài)及穩(wěn)定承載力的影響。
　　5)分析大型鋼筒倉在風(fēng)荷載及儲料荷載共同作用下的屈曲性能。重點考察兩種典型荷載工況:風(fēng)荷載作用下的空倉及風(fēng)荷載和儲料荷載共同作用下的滿倉，研究各種長細(xì)比鋼筒倉的臨界風(fēng)速以及風(fēng)荷載

6、作用下的控制工況，并分析結(jié)構(gòu)在兩種工況下各屈曲分析類型時的臨界屈曲荷載、屈曲模態(tài)。
　　6)提出蜂窩形鋼筒倉這一新型的結(jié)構(gòu)形式及它的實際工程應(yīng)用、與圓形鋼筒倉相比的優(yōu)缺點。研究蜂窩形鋼筒倉的基本組成單元-六邊形鋼筒倉的結(jié)構(gòu)選型過程及最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式在儲料荷載作用下的屈曲性能;分析兩倉、三倉、四倉等多倉組合群倉、蜂窩形鋼筒倉在各屈曲分析類型下的屈曲性能。總結(jié)了確定蜂窩形鋼筒倉荷載工況的分析方法和蜂窩形鋼筒倉穩(wěn)定設(shè)計的方法，同時還分析了大