大型工業(yè)鋼板筒倉的優(yōu)化設計分析研究.pdf

1、鋼板筒倉以其優(yōu)越的結構性能廣泛應用于糧食、煤炭、水泥、電力、化工等各行業(yè)。但由于相關理論的研究滯后于實際工程的建設，不可否認的是關于鋼板筒倉的破壞事故也越來越多。其理論研究的關鍵和難點主要表現(xiàn)在儲料荷載的正確計算、缺陷對鋼板筒倉結構的穩(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，對結構產(chǎn)生不利影響。本文即結合實際工程，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、太陽輻射對結構性能的影響以及其結構形式進行了分析和研究，最后，對一大型水泥鋼板倉進行了結構設計，并用ANSYS對其進行了穩(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對其進行了裝料和卸料過

3、程的數(shù)值模擬，并結合國外規(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，進而得到了考慮太陽輻射陰影引起的非均勻溫度場對結構性能的影響，發(fā)現(xiàn)考慮太陽輻射陰影，單面對流換熱工況對結構的影響最大。
　　將通常鋼板筒倉結構的縱向柱和環(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構形式，通

4、過36個不同高徑比和直徑MIDAS模型的對比分析，得到一些關于鋼板筒倉結構設計時，結構布置的合理化建議，包括結構形式的選擇、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），可考慮采用梁柱結構形式。
　　最后對一個23m直徑的水泥鋼板筒倉進行了結構設計，包括結構方案到構件布置、荷載的確定、模型的建立、靜動力分析以及對結果的評價，在滿足規(guī)范要求下，結構安全性較好。在此基礎上，用ANSYS對其進行