钢筋混凝土带隔板圆筒仓的温度作用分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第2期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．25No．22008年6月J．ofHUS~I、．(UrbanScienceEdition)Jun．2008钢筋混凝土带隔板圆筒仓的温度作用分析徐文胜，郭文增(1．华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉4300742．武汉天兴洲道桥投资开发有限公司，湖北武汉430015)摘要：钢筋混凝土带隔板圆筒仓由于其特殊的结构形式，在温度作用下结构内力与普通圆筒仓会有很大的不同，而规范对这种筒仓的温度应力尚未做出具体规定。本文采用有限元软件

2、对这种筒仓在水泥熟料温度作用下仓壁和隔板温度应力的分布情况进行了详细分析，供设计和研究参考。关键词：钢筋混凝土；带隔板圆筒仓；温度应力；有限元分析中图分类号：TU279．746文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)02—0087-04筒仓是储存各种散料的特种结构，常用于：【=业建筑的生产附属设施，是水泥工业生产中的重要构筑物。近年来，为满足水泥生产工艺的需要，并节约用地，节省投资，许多中小型水泥厂开始采用带隔板的钢筋混凝土圆筒仓[1]。这种筒仓由于其特殊的结构形式，在温度作用下结构内力与普通圆筒仓有很大不同。尤其是当仓内贮存高温水泥熟料时，其温

3、度应力计算很重要。而我国现行的筒仓规范对这种筒仓的温度应力计算尚未做出具图1筒仓模型图2荷载工况体规定[2]。为此，本文对钢筋混凝土带“～”字形隔板的圆筒仓受内外温差所产生的温度应力进行有筒仓材料参数：混凝土强度等级C30，弹性模限元分析，以供工程设计和相关研究参考。量E一3、0×10N／mm，泊松比0．1667，线膨胀系数口一1．0×10一／~C。1计算模型某钢筋混凝土带隔板圆筒仓，筒壁支撑，内径2筒仓温度分布的计算d一8m，仓壁计算高度H一16m，壁厚h===0．3带“一”字形隔板的圆筒仓根据贮料的使用情m，隔板厚h一0．4m，漏斗高4．0m，漏斗底开口况

4、，可按两种工况荷载组合考虑，即工况1：一格半径1．0m。分析时忽略仓顶对筒仓仓壁的约束满料，一格空；工况2：两格均满料，如图2所示。作用，并认为筒壁底端固接，筒仓模型如图1。本文分别计算在这两种不利情况下，仓内高温水本文利用ANSYS对该筒仓进行热应力分析。ANSYS提供了直接法和间接法l_3两种分析泥熟料所引起的温度应力。热应力的方法，本文采用后者进行热一结构耦合取靠近简仓仓壁且厚度等于壁厚的水泥熟料作为隔热层，按平壁结构的稳定热传导原理计算计算，即先采用常规热单元八节点六面体SOlID7O进行热分析，然后将热单元转换为相应仓壁内外表面的温差[4]，如图3所

5、示。水泥熟料冷的结构单元SOlID45，并将热分析求得的节点温却后的温度取为ty一1O0C，仓外冬季大气温度取度作为体荷载施加到模型上再进行结构应力分为t一一2OC，仓壁和隔热层内外表面的吸热、敢析。筒仓实体模型采用扫掠网格划分(VSWEEP)热系数分别为一33，ak===2O，热传导系数一1．OO，九一1．34Es3。功能来划分网格，共有10492个六面体单元。收稿日期：2008一Ol一07作者简介：徐文胜(1968一)，男，湖北武汉人，工程师．博士研究生，研究方向为结构损伤检测与寿命评价．italy—wolf@163．COl'n维普资讯http://www

6、.cqvip.com·88·华中科技大学学报(城市科学版)数一0．75。本文仅给出筒仓仓壁和隔板的温度应力分析。3．1仓壁应力分析温度作用引起的仓壁应力主要为环向应力和竖向应力，径向应力很小。取仓壁底端所在水平面为H一0，可得到_-0。，士3O。，±6O。和±9O。(逆时针为正)仓壁截面的环向应力和竖向应力的分布情况，如图4～7所示，图中应力是外壁的应力。对于工况2，因其对称性，可仅取_-0。，30。，60。和图3平壁结构的稳定热传导9O。。2．1"1-况1筒仓的温度分布(1)仓壁环向应力假定在该工况下，筒仓一格空，一格内装满水l8泥熟料。则两格之间存在热传递

7、，当达到热平衡状16态时，空格内气体通过仓壁散发出的热量等于该l4部分气体通过隔板吸收的热量。设此时空格内气12体温度为t，则日10蠢8H一丌鲁H(64其中：R。一1十h2十h2十1一o．78,为隔热层和20隔板的总热阻；Ro2去++去一o．324，为仓壁02468l0l2l4l6应力／MPa(无隔热层)的总热阻。由式(1)可得乙一5．1℃。图4工况1仓壁外壁环向应力分布为便于程序计算，按热阻等效将隔热层的影l8响折算为仓壁和隔板表面的等效吸热系数和l6：l4l2嘶=1(1．hi-1—3．o3lO星8一1(1．h21—2．3264这样，在程序中输入这些系数和环

8、境温度(f，t和2t。)进行热分析就可