异型钢煤斗荷载施加与结构有限元分析

《异型钢煤斗荷载施加与结构有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、异型钢煤斗荷载施加与结构有限元分析钟金周作者简介：钟金周（1977-），男，工程师，主要从事电厂土建结构设计。方伟定余智恩童建国（浙江省电力设计院杭州310012）摘要：某电厂钢煤斗需采用煤斗梁作为本体一部分，在钢梁内侧增设过渡板，采用ANSYS的APDL解决局部阴角部分的荷载施加难题，通过调整加劲肋，得到合理的结构布置。关键字：异型钢煤斗；有限元分析；荷载施加中国分类号：TU398文献标识码：A文章编号：LoadApplicationofSpecial-ShapedSteelCoalBunkeran

2、dAnalysisoftheStructureZHONGJINZHOUFANGWEIDINGYUZHIENTONGJIANGUO（ZhejiangElectricPowerDesignInstitute,Hangzhou310012,China）Abstract:Inasteamturbinebuilding,thesupportbeamsareappliedasapartofthesteelcoalbunker.ThelinerplateisaddedtosealtheHtypebeam.TheAP

3、DLcansolvetheproblemofloadapplicationintheinsidecornerinthearea.Finallythereasonableandreliableresultsareobtainedthroughparameteroptimization.Keyword:Special-ShapedSteelCoalBunker；FiniteElementAnalysis；LoadApplication煤斗是火力发电厂主厂房一个重要的构筑物，根据厂房容积率的优化要求和工艺设

4、备布置限制等原因，煤斗的结构形式也出现了由一般的圆形、方形等向各种组合形式的转变，如上方下圆、双漏斗等形式。现有工程因设备给煤机布置要求，出煤口应为矩形，且出煤口中心距仅3.2m。又因控制厂房容积率，煤斗层与皮带层间距较小，如考虑矩形双漏斗型钢煤斗支撑在煤斗层钢梁上，则煤斗容积不能满足工艺要求。根据工程实际情况，煤斗支撑梁范围内的空间不能浪费，只有采用煤斗支撑梁作为煤斗的一部分，充分利用此处的空间，才能满足工艺煤斗容积要求，于是形成了此异型双漏斗型钢煤斗。结构方案见图1平面布置图及图2立面布置图。图1

5、煤斗平面布置图图2煤斗立面布置图图3煤斗荷载示意图为了防止H型钢梁翼缘挂煤，保证落煤顺畅，需对煤斗支撑H型钢梁包边。即在作为煤斗本体一部分的H型钢梁内侧衬10mm厚钢板，采用三角板与煤斗壁过渡，节点如图4。1荷载施加国家及有关部门的规程规范除《火力发电厂土建结构设计技术规定》对钢煤斗的设计有简单的几条设计条文说明，没有专门的煤斗设计规范。可供设计参考的有《钢筋混凝土筒仓设计规范》、《贮仓结构设计手册》和《粮食钢板筒仓设计规范》等。为保证结构设计合理安全，有必要对异型钢煤斗进行有限元计算分析。通用有限元

6、程序ANSYS能够完成此项任务。1.1有限元模型单元选取钢煤斗的设计主要有煤斗壁和加劲肋两部分。在有限元计算中主要有3种模拟方法：(1)实体模型，用实体solid45单元模拟。(2)板壳建模，用板壳单元shell63模拟。(3)板壳单元shell63模拟煤斗壁，用beam188单元模拟环梁及加劲肋。用beam188单元模拟环梁及加劲肋，模型的截面特性等几何特征可以通过修改实常数来改变，因此在方案比选、设计优化时效率高。本次计算中，根据异型煤斗实际情况，煤斗壁、支座处H型钢梁采用shell63单元模拟，

7、加劲肋采用beam188单元模拟。1.2荷载hn/dn＝6.94/6.8＝1.02<1.5，根据《钢筋混凝土筒仓设计规范》规定，为浅仓。筒仓设计规范中煤斗的主要荷载可见图3煤斗荷载示意图。一般煤斗壁转折处均为阳角，对图4中所示阴角处斜板加载不适用，否则切向荷载将加反。根据《贮仓结构设计手册》，通过分析贮仓荷载原始公式推导，浅仓锥斗壁部分的荷载主要由法向压力和切向压力两部分荷载组成，见图5，即漏斗壁任意深度处：单位面积上的竖向压力：Pv=γS单位面积上的水平压力：Ph=kγS，k=tg2(45。-Ψ/2

8、)由竖向压力和水平压力向法向和切向分解，可得到漏斗壁法向压力和切向压力，即漏斗壁切向压力：Pt=Pv(1-k)sinαcosα漏斗壁单位面积上的法向压力：Pn=ξPv,ξ=cos2α+ksin2α其中，γ为煤贮料重力密度，Ψ为煤贮料的内摩擦角。图4H梁衬板示意图5漏斗壁压力示意图对于图4中阴角斜面板处的此类不规则斗壁荷载，为避免此处切向荷载施加困难问题，根据以上推导，可以直接施加贮料荷载竖向压力Pv和水平压力Ph两部分荷载。在有限元程序ANSYS中，采用