吨筒仓施组及应力分析

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1、筒仓结构整体破坏的几种可能发布:2009-6-0110:14 

2、  编辑:李常平 

3、  来源:成都建材设计研究院 摘要:    2005年浙江某水泥厂60m高生料均化库“爆炸”,2009年重庆某水泥厂60m高生料均化库倒塌。人们于是产生疑问：是什么原因导致生料库倒塌的呢？同时不少水泥企业也因此担心，“我的筒仓安全吗？”本文通过三维模型剖析筒仓结构整体破坏的可能性，透视桩基局部失效对结构整体安全的潜在威胁。   2005年，浙江某日产5000T水泥厂60m高生料均化库“爆炸”，顷刻间浓烟四起，方圆一里内尘土飞扬，遮天蔽日。该事故中两人死亡，多人受伤。2009年，重庆某水泥厂6

4、0m高均化库倒塌，临近高速公路中断，窑尾提升机，收尘器被砸坏，全厂停产，损失巨大。事故后行业内反响巨大，勘察，设计，施工，监理等相关方立刻展开调查。不少业主因此担心，“我的筒仓安全吗？”   近年来水泥工业蓬勃发展，大型新型干法水泥厂象雨后春笋般在全国各地兴建。钢筋混凝土筒仓结构可谓大型水泥厂一大特色，直径从10m到60m，高度从20m到70m，储存物包括生料，掺和料，粉煤灰，碎石，熟料，水泥等，储量从几百吨到几万吨。由于结构的重要性，在设计，施工过程中，对于筒仓的安全性考虑和采取的措施是到位的。筒仓一般设计为筒壁支撑，仓体部分经严格裂缝验算，一般结构裂缝宽度平均不超过0.

5、2mm，所配置的水平钢筋均大于抵抗物料侧压力所需要的配筋。支撑筒壁内的压应力也远远低于混凝土极限抗压强度。虽然经受着内部物料磨蚀的考验，由筒仓上部结构破坏导致的整体倒塌的案例极其罕见。   以外径23m，高60m均化库为例，减压锥底部标高10m，有效储料高度48m。建立立体模型进行三维结构分析，可得出筒仓应力图谱及支座位移和支座反力表。其中地基假设为基岩，大直径桩基础。基岩弹性模量E=5400MPa,变形模量S=4700MPa，单轴天然抗压强度37MPa。物料重量按照库壁圆周单位面积以重力荷载输入，结构自重自动计算。物料水平压力按照每8m分段计算后输入。除重力荷载和仓体水平

6、压力，模型还同时考虑0.1KPa风荷载，30℃温度应力作用。荷载组合COMB1=1.0水平荷载+1.0竖向荷载+1.0风荷载+1.0温度荷载。　　　　　筒仓计算模型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　筒仓支座编号(18个桩基)筒仓水平张拉应力图(MPa)筒仓支撑筒壁竖向压应力图(MPa)筒仓支座位移表（U3为竖向位移）JointOutputCaseCaseTypeU1U2U3TextTextTextmmmmmm1152COMB1Combination00-15.4235721153COMB1Combination00-15.2770611154COMB1Combinati

7、on00-15.1567621155COMB1Combination00-15.1040031156COMB1Combination00-15.1189241157COMB1Combination00-15.193621158COMB1Combination00-15.3237471159COMB1Combination00-15.509521160COMB1Combination00-15.7232341161COMB1Combination00-15.7859611162COMB1Combination00-15.1538611163COMB1Combination00

8、-13.856381164COMB1Combination00-14.5695131165COMB1Combination00-15.8409821166COMB1Combination00-15.9349981167COMB1Combination00-15.144679COMB1001168Combination-14.9431341169COMB1Combination00-15.414919   从筒仓应力图及支座位移表分析，支座位移均匀，各桩基能均匀受力，结构沉降较小。仓体部分最大张应7MPa，控制水平张力需要水平钢筋3d25@150（二级钢筋）。而裂缝控制需要的

9、水平钢筋为3d25@90，此时仓壁平均裂缝在0.18mm左右，仅比肉眼能够分辨的大小0.1mm稍大。可见仓壁结构距离彻底破坏状态相差甚远。再看支撑筒壁压应力，支座处及洞口局部约16MPa，但该部分有加强结构和钢筋，刚度和强度均远大于筒壁，结构安全是有保证的。其余大部分筒壁压应力在8-12MPa，若用C30混凝土，其设计抗压强度fc=14.3MPa，而混凝土的极限抗压强度fu应大于30MPa。可见支撑筒壁被压碎的可能性极小，除非施工质量极差。况且，目前绝大数大型筒仓一般用C40混凝土，加上竖向钢筋作用，强度更有保障。