单筒式钢筋混凝土烟囱有限元计算方法分析.pdf

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1、城市建筑I学者论坛IURBANISMANDARCHITECTURESCHOLARS’FORUM单筒式钢筋混凝毒烟囱有限元计算方法分析TheAnalysisofSingleTubeReioforcedConcreteChimneyFiniteElementMethod■董金锋1李军营2疆DongJinfen91LiJunyin92【摘要j本文通过对某焚烧厂单筒式钢筋混凝土烟囱使用大型有限元分析程序ANSYSIO．0建立模型分析其振型特点，对有限元方法分析烟囱的自振频率、振型的特点、结构位移分布等参数的计算方法做出总结。

2、涨键词】单筒式钢筋混凝土烟囱计算方法有限元【Abstract】T11ispaperbyusingthefiniteelementanalysispro—gramANSYSl00ofanincinerationplantsingletubereinfor-cedconcretechimneymodelisestablishedtoanalyzethevib-rationcharacteristicsoftheprocess，thefiniteelementmethodanalysisofchimneyvibration

3、frequency,vibrationcharacter-istics，displacementdistributionparametercalculationmethodsummary．IKeywordsjsingletubereinforcedconcretechimney,cflcdationmethod,fihiteelement引言目前，中国单筒式钢筋混凝土烟囱最高的为210m。多筒式钢筋混凝土烟囱，最高的是秦岭电厂，212m高，四筒式烟囱。现在，世界上已建成的高度超过300m的烟囱多达数十座，例如高达36

4、8m的米切尔电站的单筒式钢筋混凝土烟囱。如何保证烟囱的安全使用，成为一个重要课题。本文基于对某焚烧厂钢筋混凝土烟囱进行有限元方法分析，研究用有限元分析高耸结构的一些方法。为保证该烟囱的安全性方面的问题，委托我单位对其进行检测。为检测其是否满足安全性要求，满足实际工程需要，特钻芯取样，以分析其材料强度，并观测其倾斜度。经钻芯取样检测和分析，证实该烟囱混凝土强度基本达标。经测量观测，结构未出现倾斜，未见明显裂缝，基础和主体结构完好。现根据观测数据，采用计算机建立结构有限元模型，对其动力特性分析，检验其抗震性能。一、工程概

5、况该烟囱所在地为II类场地，设计基本地震加速度值为0．29，设防烈度为8度，设计地震分组为第一组。特征周期t=0．35s，地震影响系数口m瓤=O．16，阻尼比￡=O．05。该单筒烟囱筒壁为钢筋混凝土结构。烟囱上部外筒部分结构的混凝土及基础混凝土均采用C30。内衬采用粘土质耐火砖，并设有80mill厚岩棉板隔热层。烟囱总高度156．3m，顶部直径3．0ill，底部直径14．35m；出灰口尺寸：2．00×1．50Ill；检修洞口尺寸：3．oo×3．60m。二、结构有限元模型的建立1．反应谱方法计算理论谱是谱值和频率的关系

6、曲线，反映的是时间——历程载荷的强度和频率之间的关系。谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。反应谱是通过单自由度弹性体系的地震反应计算得到的。日前，我国的抗震设计都采用加速度反应谱，即取加速度反应绝对最大值计算惯性力，作为等效地震荷载。但是这一方法也有缺陷，需要注意的是，振型分析反应谱法只适用于线弹性体系。即对于需要考虑弹塑性性质的结构，这种方法是不适用的。谱分析的基本步骤：(1)建立模型；(2)求得模态解；(3)求得谱解；(4)扩展

7、模态；(5)观察结果。2．结构形式分析钢筋混凝土套筒式烟囱的特点是，该结构形式将钢筋混凝土承重外筒与排烟筒功能分开。从套筒的材质上可分为两类，砖套筒和钢套筒烟囱。砖套筒烟囱的特点是：砖套筒烟囱为分段支撑结构，由筒壁内侧挑出的牛腿支撑内衬和隔热层的重量。其地震效应类似于楼层之上放置一个设备。内衬采用的是耐酸胶泥砌筑耐火砖，并在外表面作耐酸水泥封闭层以及保温层。保温层由岩棉或超细玻璃丝棉毡组成，对于减少温度应力影响有重要作用。砖排烟筒中的砖体本身具有较好的耐腐蚀性和经济性，但对于砌筑以后形成的砌体结构，其抗渗密闭性和整体

8、性较差、自重大。该结构即隔热层及防腐内衬组成的排烟筒。其排烟筒紧贴在钢筋混凝土承重外筒上，并支撑在外筒壁环向牛腿上。钢套筒烟囱的特点：钢套筒烟囱为自承重结构。和砖套筒烟囱不同的是，它设置了一定数量的由承重的外筒和排烟内筒组成的侧向支撑和检修平台(吊装平台)，使得钢套筒烟囱具有检修和维护空间。对于后期使用过稗中的维护和补强，提高了效率，且较为安全