鋼筋混凝土筒倉(cāng)貯料動(dòng)、靜態(tài)壓力有限元分析.pdf

1、隨著近年來我國(guó)水泥工業(yè)的快速發(fā)展,作為水泥廠重要構(gòu)筑物的水泥熟料筒倉(cāng)的使用也越來越廣泛。與此同時(shí),一些新的課題也隨之而來。一方面,鋼筋混凝土筒倉(cāng)在使用一段時(shí)間后,由于反復(fù)裝、卸料,倉(cāng)壁出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損。另一方面,國(guó)內(nèi)外均發(fā)生了筒倉(cāng)破裂倒塌事故,這些問題的出現(xiàn)都與貯料壓力密切相關(guān)。
　　 筒倉(cāng)中的貯料屬于散體。散體顆粒之間及顆粒與周圍介質(zhì)之間的相互作用非常復(fù)雜,難以用完整精確的理論來描述這一問題。因此,確定貯料側(cè)壓力是筒倉(cāng)設(shè)計(jì)者需要

2、考慮的最為重要的問題之一,至今,仍然沒有一個(gè)為全球公認(rèn)的計(jì)算方法。目前,世界上14個(gè)主要國(guó)家的筒倉(cāng)規(guī)范都是基于修正后的Janssen理論得來的。Janssen公式的靜態(tài)側(cè)壓力計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值吻合較好,能夠反映貯料靜止時(shí)筒倉(cāng)的受力狀態(tài),但它沒有給出動(dòng)態(tài)側(cè)壓力的計(jì)算方法,故各國(guó)規(guī)范均是將動(dòng)態(tài)側(cè)壓力簡(jiǎn)化為靜態(tài)側(cè)壓力與超壓系數(shù)相乘,無(wú)法反映卸料時(shí)筒倉(cāng)的實(shí)際受力狀態(tài)。可見,貯料側(cè)壓力,特別是卸料時(shí)動(dòng)態(tài)側(cè)壓力計(jì)算的正確與否直接關(guān)系到筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)是否安全

3、、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理。因此,有必要對(duì)筒倉(cāng)貯料動(dòng)、靜態(tài)側(cè)壓力進(jìn)行深入的研究。
　　 在查閱大量相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文回顧了貯料側(cè)壓力研究的發(fā)展歷程,并結(jié)合實(shí)際工程,對(duì)貯料靜態(tài)和動(dòng)態(tài)側(cè)壓力的分布及變化規(guī)律做了進(jìn)一步研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　 (1)利用大型有限元分析軟件ABAQUS建立庫(kù)底卸料深倉(cāng)和庫(kù)側(cè)卸料淺倉(cāng)三維有限元模型。選用Drucker-Prager本構(gòu)模型來描述貯料的塑性性質(zhì)(材料非線性),利用摩

4、擦接觸面來模擬貯料與倉(cāng)壁之間的相互作用(邊界條件非線性),計(jì)算時(shí)考慮了貯料的大變形(幾何非線性),分別計(jì)算了貯料靜態(tài)側(cè)壓力和動(dòng)態(tài)側(cè)壓力。并針對(duì)筒倉(cāng)直徑、貯料泊松比、內(nèi)摩擦角、摩擦系數(shù)、密度進(jìn)行了參數(shù)分析。
　　 (2)將有限元分析結(jié)果與中國(guó)筒倉(cāng)規(guī)范、美國(guó)筒倉(cāng)規(guī)范、德國(guó)筒倉(cāng)規(guī)范的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,為規(guī)范的改進(jìn)提供參考。
　　 (3)通過混凝土耐磨試驗(yàn),得到了鋼筋混凝土筒倉(cāng)倉(cāng)壁磨損的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。結(jié)合有限元分析結(jié)果,考慮不