大型整体式贮煤筒仓结构型式研究.pdf

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1、第40卷第1期四川建筑科学研究2014年2月SichuanBuildingScience83大型整体式贮煤筒仓结构型式研究汪碧飞，李勇泉(1．长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2．河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450001)摘要：在考虑筒仓上部结构与地基基础相互作用的前提下，分析了季节温升与温降和堆煤引起的筒仓内外壁温差、煤压等主要荷载对筒仓结构的影响，得到了不同荷载作用下筒仓结构的受力规律，弄清了不同荷载对筒仓结构作用的机理。据此，对目前工程中用到的整体式筒仓进行了一定的优化，得到了更合理的筒仓结构型式。关键词：筒仓；结构型式；温差；堆煤荷

2、载中图分类号：TU311．2文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)01—083—04据其受力特征，对整体式筒仓做了一定的优化，得到0引言了更为合理的结构形式。本文具体分析了4种筒仓仓壁环向不设竖直方向的伸缩缝，充分利用仓结构型式：结构型式1为薄壁，仓壁底部厚600mm，壁环向钢筋承担煤压力的整体式贮煤筒仓¨，能有顶部厚400mm，筒仓厚度线性变化，环向每间隔1O效减小仓壁的截面尺寸、桩基基础的工程量，从而获度设置断面为1200mm×1900mm的肋柱，顶部环得巨大的经济效益，因此，最近在建或已经建好的筒梁横截面为2300mm×1000mm；结构型式2与结构

3、仓大多数采用的是整体式筒仓结构，而不是传统的型式1尺寸不同之处在于其仓壁底部在无肋柱处与分离式筒仓。国内已建成的整体式贮煤筒仓其仓壁承台断开；结构型式3的仓壁底部厚800mm，顶部为变厚度的壳体，仓壁底端厚为1m左右，顶端厚厚600mm，肋柱断面为1100mm×1000mm，环梁横0．7m左右，仓壁厚度线性变化，底部和顶部分别有截面为1700mm×1000mm；结构型式4无肋柱，仓承台和环梁，无刚性底板，有些在仓壁外侧每隔一定壁底部厚1100mm，顶部厚700mm，环梁横截面为距离设置肋柱，加强筒仓的侧向刚度。1600mm×1000mm。4种结构的承台横截面均为国外学者也

4、对筒仓进行了深入研究。文献[3]6400mm×2000mm。目前已建的整体式筒仓多采～[7]研究了筒仓与煤的相互作用、煤颗粒在仓壁用型式3或4，型式1和2是本文提出的优化结构型上产生的侧压力分布规律。Abdel—Fatta等用有限式，如图1所示。元分析了仓壁内力与壁厚、底板刚度的关系，采用31600结点的梁单元模拟筒仓、6结点三角形单元模拟煤颗粒建立有限元模型。上述文献研究的筒仓直径一般在20m左右，设有刚度较大的底板，采用的是平面有限元分析，并且没有研究地基基础对结构受力的影响。由于季节温升与温降，堆煤产生的简仓内外壁温差、煤压引起场内土层不均匀沉降等因素，使得筒仓的受

5、力比较复杂，为了弄清筒仓在上述荷载作用下的受力规律及不同荷载对筒仓结构的作用机理，本文在已有的整体式筒仓基础上，采用三维有限元(a)结构型式1、2(b)结构型式3(c)结构型式4分析了基础与上部结构共同作用下的筒仓受力，根图1筒仓结构型式作者暑简羿介：汪碧飞(1978-一)'，男，博士’，高级工程师，主要从事岩土本1计算鼻模型构理论研究与数值仿真计算。E—mail：goldentree—sz@sina·corn某电厂筒仓场地30m深度范围内地基土为全84四川建筑科学研究第40卷新世冲、洪积形成的黄土状粉质粘土，表层一般为厚度不等的人工填土，下部为晚更新世洪积形成的中砂、圆

6、砾、砾砂和粉质粘土。各土层及结构材料力学参数见表1，表1中土层及煤的力学参数根据室内肋土工试验成果和现场孔内原位测试成果，并结合现场实际情况及工程经验得到，其中材料粘聚力与摩擦角由三轴不固结、不排水剪切试验得到。表1材料力学参数图2结构型式1局部有限元模型试验观察结果，设置堆煤引起的内外温差为30℃，桩基础采用灌注桩，桩径为0．8nl，底部直径扩参考温度(混凝土浇筑时的环境温度)为15~C。将大为1．6m，嵌入圆砾层1．1m，桩长15m，环向每煤荷载简化为侧压力与正压力，施加到与其接触的间隔3。沿径向布置3根桩，桩径0．8m，桩心距2．4筒仓结构和土层上，根据堆煤体极限平

7、衡理论和现m，桩净距1．6m，肋柱沿环向每间隔l0。布置。场实测数据，侧压力通常假设为沿高度呈三角形分采用有限元程序ABAQUS进行计算分析。材布，侧压力系数为0．46左右，正压力假设为与堆料本构模型：筒仓结构采用C30混凝土材料，使用煤高度成正比，如图3所示。线弹性模型，不考虑其塑性开裂；土层的弹性性质部分采用线弹性模型，塑性部分采用D—P屈服准则并结合关联流动法则模拟、不考虑硬化影响，同时考虑几何非线性、大变形影响；桩土之间的相互作用采用接触模型，该接触模型为库仑摩擦，法向抗压刚度无限大，即界面受压后桩土一起协调变形，而法