多漏斗型钢煤斗与混凝土支撑梁整体有限元结构分析

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1、浙江建筑，第32卷，第1期，2015年1月ZhejiangConstruction，Vo1．32，No．1，Jan．2015多漏斗型钢煤斗与混凝土支撑梁整体有限元结构分析FiniteElementStructuralAnalysisofMultipleSteelCoalHopperandConcreteSupportBeam陈辉CHENHuif浙汀省审寸1设计院．浙汀杭州310012摘要：结合工程实例，对浙江浙能六横电厂的多漏斗型钢煤斗与混凝土框架支撑梁进行空间整体有限元结构分析，得到钢煤斗应力和混凝土支撑

2、梁支座处反力。同时利用PKPM软件将煤斗作为荷载输入，建立混凝土框架梁模型，并将框架梁支座处反力和有限元结果进行对比，得出钢煤斗与混凝土支撑梁整体分析是有必要的，并对节点进行优化设计以便施工。关键词：多漏斗型钢煤斗；混凝土支撑梁；有限元结构分析；节点优化设计；支座中图分类号：TU375．1文献标志码：B文章编号：1008—3707(2015)0l一0015—04煤斗是火力发电厂供煤系统中的一个重要图1。煤斗上部为10．8m×12m矩形钢煤斗，下部构筑物，通常为方形、圆形或上方下圆等规则对称的变成为4个3．1

3、68mx3．168m的漏斗。整个煤斗形式，但是随着工艺要求越来越复杂多变以及框架搁置在中问的混凝土框架上。煤斗支座和纵、横向结构梁柱布置的限制，异型钢煤斗越来越多。相比加劲肋采用型钢，煤斗壁厚10mm，均为Q235B。煤于对称规则的钢煤斗，异型钢煤斗的受力更为复杂，斗的容积为1078m。从煤斗的外形可以看出，该因此对煤斗采用有限元计算已非常普遍，但绝大部煤斗具有以下特点：分设计均假定煤斗支座为三向铰接，并没有将混凝(1)根据《钢筋混凝土筒仓设计规范(GB土支撑梁整体建入模型，同时未考虑煤斗支座位移50077

4、-2003)》，该煤斗筒仓属于浅仓；差的影响。(2)漏斗挂在混凝土梁的斜面上，所以混凝土本文结合浙江浙能六横电厂的钢煤斗，通过应梁的截面形状为不规则；用有限元软件ANSYS~进行钢煤斗与混凝土支撑梁(3)漏斗挂点与混凝土梁埋件相连，为保证斗的空间整体分析，对计算模型进行修改和试算，确定壁受拉，节点处增加局部加劲肋。加劲肋的位置和大小，确定煤斗支座应力，计算混凝2计算模型的建立土支撑梁的内力和配筋，以此来保证结构应力和变形符合规范要求。2．1模型的建立结构模型包括煤斗壁、加劲肋和混凝土梁。1钢煤斗结构型式在有

5、限元建模时，采用混合法模拟实际结浙江浙能六横电厂转运站考虑一期、二期卸煤构。即用板壳单元shell63模拟煤斗壁，用beam188问题，在转运站中设置了一个煤斗作为中转。煤斗单元模拟加劲肋，用solid45来模拟?昆凝土梁。为一分四结构，即煤斗具有4个漏斗。煤斗外型见ANSYS模型见图2。收稿日期：2014—08—25作者简介：陈辉(1983一)，男，浙江龙游人，工程师，从事电力土建结构设计工作。l6浙江建筑2015年第32卷『250029002900250032550755075325l122560楼层立

6、Ij_j2l[=4_10b_l40040004OOO1400_14660+J。．．．．⋯．I，1H⋯。Jl-_I_L

7、÷量llj．}．主I圭．I．圭1∞20兰l1504I1R1584【【1584．一1l-12×120图1煤斗整体结构图图2ANSYS煤斗模型用于施加铰接约束和固定约束。2．2参数设置2．4加裁钢材的弹性模量为2．06×10MPa，泊松比为根据《钢筋混凝土简仓设计规范(GB50077—0．3，密度为78kN／m。混凝土的弹性模量为3×2003)》进行荷载计算，煤的重力密度为y=10kN／m，10

8、MPa，泊松比0．2，材料密度25kN／m。。内摩擦角西=38。。筒仓压力计算简图见图3。Shell63单元厚度10mm。(1)料顶面或料锥体重心以下距离S(m)2．3边界条件处，作用在斗壁单位面积上的水平压力为实际结构中，钢煤斗支撑在混凝土梁上，混凝土P^=kys，k=tan(45。一+／e)(1)梁部分铰接于混凝土框架梁上，部分刚接于框架柱(2)料顶面或贮料锥体重心以下距离(m)上。在ANSYS模型中在混凝土粱端设置一块钢板，处，作用在煤斗壁单位面积上的竖向压力为第1期陈辉：多漏斗型钢煤斗与混凝土支撑梁

9、整体有限元结构分析l7P=Ts(2)因此支座处会产生应力集中。根据圣维南原理，支(3)漏斗壁的切向压力应按下式计算：座处集中应力可以不予考虑。经过不断试箅，煤斗P=P(1一k)。sinotcosot(3)的应力图、位移图见图4，煤斗壁最大应力为(4)漏斗壁的法向压力应按下式计算：143．164MPa，煤斗壁板最大位移为12．523mrn。P=，=COS+ksin(4)计算得到框架梁的支座反力。支座编号见图5，具体