基于大直径预应力混凝土筒仓仓壁的受力有限元分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文大直径预应力混凝土筒仓仓壁的受力有限元分析姓名：陈（亻刍）豪申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杨志勇20070501武汉理工大学硕士学位论文摘要混凝土筒仓具有占地面积小、仓容量大、便于机械化作业等诸多优点，在现代农业、矿业、建材、化工、电力、物流等诸多领域中得到了越来越广泛的应用。近年来，随着预应力混凝土技术的日趋成熟，混凝土筒仓的直径和高度都有了很大的提高。但是在复杂的受力情况共同作用下，80％以上的混凝土筒仓会在使用中产生裂缝，由此发生安全事故，对国家和社会造成巨大的经济损失。本文以实际工程为例，在查阅大量文献资料的基

2、础上，主要做了如下工作：1、根据实际工程，利用大型通用有限元分析软件ANSYS，建立有限元、模型，并按照我国混凝土筒仓规范的要求，选取并输入计算参数，分析仓壁受力的情况和可能出现裂缝的区域。2、推导了贮料侧压力计算公式，并用本文自己推导的公式、我国筒仓规范、Coulomb理论、Rankine理论、Janssen理论、Airy理论和Reimbert方法计算出的贮料侧压力值，分别对有限元模型进行加载，分析其应力云图。3、模拟预应力钢筋的分布情况，通过对预应力钢筋施加初始应变，研究空仓和满仓时仓壁的应力分布。4、通过优化设计，提出改进后的预应力钢筋布置方案，重

3、新建立有限元模型，使仓壁的受力更加合理，同时降低工程造价。研究结果表明：仓壁最有可能出现裂缝的区域在仓壁1／3以下，最大动态壁压产生于仓壁和框架柱接触的区域上方；用本文推导的公式进行仓壁内力计算是偏于安全的，具有一定的工程实用价值；预应力钢筋对仓壁裂缝的控制具有很好的效果，分析结果表明，裂缝控制的效果的大小与预应力钢筋的位置和配筋率有较大关系。同时，预应力钢筋的合理布置还可以使仓壁的受力更加合理，降低造价，节约成本。本文通过对大直径混凝土筒仓的受力分析，希望能为今后这方面的设计和研究提供一些参考意见。关键词：筒仓、散粒体、贮料压力、有限元分析、预应力混凝

4、土武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTInmodemagdculture，mining,buildingmaterialsindustry,chemicalindustry,powerindustry,logisticsindustryandmanyotherfields，concretesiloshavebeenwidelyappliedbyusingitsadvantagessuchasthesmallsizeoflandoccupied，warehousecapacity,andtheconvenienceofthemechanicaloper

5、ations．Inrecentyears，withthedevelopmentoftheprestressedconcretetechnology；concretesiloshavebeengreatlyimprovedinitsdiameteranditsheight．However,inmanycomplexforcesofworkingtogether,morethan80％oftheconcretesilosatusehavecracksandunloadingwhenpluggedthefunnel，andevensecurityinciden

6、tshappened．Itcanmakegreateconomiclossestothecountryandthesociety．BasedOlltheactualproject，theauthorinaccessedtoalargeamountofinformationandthemainlyworkasfollowing：11Accordingtotheactualproject,byuseofthefiniteelementanalysissoftwareANSYStobufitafiniteelementmodel．Theauthorinacco

7、rdancewiththeCodeforDesignofReinforcedConcreteSilosandselectedsomeappropriateparameters,analysisthestressedconditionsofthewallofsiloandthepossiblecracks’region．21Derivedthestoredmaterialpressureformula,andu∞thederivationformula,theformulaofCodeforDesignofReinforcedConcreteSilos，t

8、heCoulombtheory,theRankinetheory,theJaus