大型水泥熟料筒仓结构工作应力试验与有限元分析

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1、大型水泥熟料筒仓结构工作应力试验及有限元分析摘要随着大容积筒仓需求量的不断增加以及设计和施工技术的日趋成熟，近年来，混凝土筒仓的直径和高度都有了很大的提高。但是到目前为止，对于筒仓的温度应力以及温度．贮料荷载静力状态的研究都比较不足，设计计算时的仓壁底部环向配筋过多，导致施工困难。本文以某大直径混凝土浅圆仓实际工程为例，在查阅大量文献资料的基础上，主要进行了如下的工作：1．研究混凝土筒仓试验技术，确定试验的具体方案，选取实体简仓进行试验，取得筒仓的实测数据并进行处理分析，得到仓壁试验应力分布。2．根据实际工

2、程的结构布置形式，利用大型有限元分析软件ABAQUS，按照工程要求选择三种工况进行有限元分析，得到仓壁应力分布。3．通过对筒仓工作阶段力学性能的有限元与试验分析结果的比较，总结筒仓结构的应力分布特征，从而提出结构优化设计目标和方法。研究结果表明：试验结果显示仓壁底部环向应力很小接近于零，与有限元在贮料水平侧压力工况下的结果趋于一致，而规范浅仓公式计算结果显示底部应力最大。边缘效应对仓壁底部应力影响较大，试验以及有限元计算中，仓壁底部的环向应力均有减小的趋势，外壁在一定高度下甚至出现了压应力。温度作用在有限元

3、计算中表现明显，在温度热应力作用下的仓壁环向应力最大值达到4．66MPa。在水平侧压力工况下的内外壁环向应力曲线接近一致，而在耦合了温度作用下的仓壁环向应力曲线显示内外壁的环向应力相差很大，在1．5m以上外壁应力远大于内壁。通过以上分析可以得出，该结构的优化设计可以通过降低仓壁底部尤其是4m以下环向配筋以及改变对内外壁配筋的布置进行。经计算筒仓经优化后的配筋量可以节约约11．9％，同时可以解除由于底部配筋过多导致施工困难的问题。本文在理论分析、实仓试验、数值模拟分析的基础上对大直径浅圆仓的仓壁应力进行研究，

4、为我国筒仓设计、理论研究提供了参考。关键词：钢筋混凝土筒仓；试验；有限元；温度作用；水平侧压力TheExperimentalandFiniteElementAnalysisonStructureworkingstressofLargeSiloswithCementClinkerABSTRACTInrecentyears，withthegrowingdemandforlarge-capacitystorageandthegreatdevelopmentindesigntechniqueandconstruct

5、iontechnique，theconcretesilohasbeengreatlyenlargedinitsdiameteranddepth．However，upuntilnow,thestressedstateofsilothermalstress，aswellastemperatureload—storagematerialloadstaticforcecouplinganalysishasnotbeenadequatelyexploredinto，theringenforcementinthebot

6、tomofthestorageisusuallyover—calculatedwhendesigning，whichresultinconstructiondifficulties．Basedonanpracticalprojectoflarge-diameterconcretesilo，havingduggingintohugeamountsofdocuments，theauthorprincipallycarriedoutsomeresearchasfollows．1．Studythefieldsilo

7、testingtechnologytoestablishthespecificpilotprogramandselecttheentitysilotodoatest．processandanalysisthedatawiththerealmeasurement，andobtainthestressdistributionofthesilowall’Stest．2．Accordingtothestructuralarrangementoftheactualproject’Sformandtheengineer

8、ingrequirements，selectthreekindsofworkingconditionstotakethefiniteelementanalysisbyusingthefiniteelementanalysissoftwareABAQUS，andgetthesilowall’Sstressdistribution．3．Comparethemechanicalpropertyresultsoffini