大体积方形钢煤斗结构的有限元分析.pdf

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1、文章编号：1009—944112010)12—0003—04大体积方形钢煤斗结构的有限元分析口口汪浩(广东省电力设计研究院，广东广州510663)摘要：结合湖南华润鲤鱼江发电厂工程的钢煤斗实例，对比了大体积复杂外形的钢煤斗的传统手算结果与有限元计算结果，讨论了传统手算方法与计算机有限元方法的优缺点。提出了工程设计措施。关键词：钢煤斗；斜壁；有限元法；SAP2000建模；表面荷载中图分类号：TU271．1文献标识码：A引言煤斗结构是火力发电厂煤仓间的一个重要构筑物。根据工艺要求，煤斗一般采用圆形和方形，其应力和变形分布均匀，受力性能好。但是，有时根据工艺要求也采用方变圆的结构形式，这种煤斗由

2、于几何外形存在突变，在外荷载的作用下，煤斗局部会出现应力集中。截至目前，还没有这类形状煤斗明确的应力和变形的计算公式。传统的计算方法只是将钢煤斗各个构件拆分开，每个受力部位均采取近似的受力模型进行力学计算，竖壁按粮仓贮仓近似计算。这种方法虽然安全度较高，但计算繁琐。而利用有限元分析，能准确地得到各个部位的应力和变形值。本文结合湖南华润鲤鱼江发电厂工程，介绍了利用有限元软件SAP2000对钢煤斗进行模拟分析的过程，并将有限元计算结果与传统手算的结果进行了对比分析。****讲，嘞_卜*—护书—许_}_*—弘q卜删*讳*佟*LoadActsonSteel—TubeConcreteMembersL

3、IWen—lian91，ZHANGXu—qian91，TONGChun—lin92(1．ShanxiArchitecturalCollege，Taiyuan，Shanxi，030006，China；2．AFifthDepartmentofTaiyuanConstructionEngineeringCo．，Ltd．，Taiyuan，Shanxi，030002，China)Abstract：Thepresentpaperintroducessteel—filledconcretetubularmemberwhichwillcomeintobeingplasticdeformationunder

4、thelateralimpact，andtheenergywillbeconsumedbytheplastichingeformed．1煤斗结构特征华润鲤鱼江电厂煤斗由长方体形和锥形两部分组成，上部截面为11288mmx5644mm，均采用钢结构，煤斗外形可以分为两部分，上方长方体几何容积399m3，下方锥体漏斗每个几何容积67．567m3。该煤斗筒体属高壁浅仓，煤斗中部竖壁与斜壁连接部分为钢筋混凝土大梁，竖壁为混凝土梁支撑，煤斗为钢吊斗。煤斗外形示意图见图l，煤斗的有限元模型见图2。2IJ5壶丝J1一l2—-2圈1煤斗外形示意图2传统理论计算分析根据《贮仓结构设计手册》，矩形钢仓斜壁计算

5、Usingthefiniteelementsoftwai℃ANSYS／LS—DYNA，thispaperverifiesthecorrectnessofmodel，anditanalyzesanddevelopsthepropertyoftheplastichingefortheefficaciousutilizationintheanti—-earthquakedesign．Keywords：steel—filledconcretetubularmember；plastichinge；ANSYS／LS—·DYNA作者简介：李文亮(1975一)，男，山西忻州人，助教、硕士，从事教学工作。收

6、稿日期：2010—1l—15(编辑盛晋生)建材技术与应用12／2010·3·f—澎叫Ij羽浏l图2煤斗有限兀模型过程如下：(1)斜壁任一水平截面单位宽度上的斜向拉力设计值J7、r。按(1)式计算：越=÷生：(1)式中：ai——斜壁与水平面夹角；虬——斜壁相应水平截面单位宽度上的竖向拉力。(2)斜壁弯矩设计值和挠度计算。水平加劲肋和垂直加劲肋可视为斜壁的弹性支点，将斜壁划分为双向板或单向板。双向板可近似按四边固定板计算：膨一=a·yo尸。a2(2)唧等(3)式中：户。——该块板平均法向压力标准值；a，卜系数，可按四边固定板查表；口，6——板短边和长边的边长；卜一斜擘壁板厚度；E——钢材的弹性

7、模量。(3)一肢水平布置的加劲肋计算。水平加劲肋承受的相邻斜壁引起的水平拉力设计值为：Nh．：y口96了bh(4)iv．b=yQg。下ak(5)式中：吼，g。——水平加劲肋承受的法向线荷载标准值。一肢水平布置的加劲肋可按封闭框架计算。漏斗布置对称时，弯矩设计值为：支座：M。=TO蒹％‰2(6)跨中：M。=yoq。·D；／8_MoM6=y口q6·6；／8一胪式中：C=bh／a^。加劲肋最大挠度可按(9)式和(10)式计算：