開洞雙曲線冷卻塔的力學(xué)性能研究及設(shè)計(jì)方法探討_圖文

1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文開洞雙曲線冷卻塔的力學(xué)性能研究及設(shè)計(jì)方法探討姓名:張衛(wèi)喜申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):工程力學(xué)指導(dǎo)教師:趙冬20050301 qn趕hkE.t“西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3.2.3有限元分析流程圖3.2.1有限元模型及剖面西u&岱酶血辭 圖3.2.2劃分網(wǎng)格后的冷卻塔模型 3.4雙曲線冷卻塔的力學(xué)性能分析3.4.1自重作用下雙曲線冷卻塔的力學(xué)性能分析 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c VonMises應(yīng)力云圖圖3.4.1自重作用塔體應(yīng)力云圖自重作用下塔簡(jiǎn)應(yīng)力代表值(御甜表3.4.1第一主應(yīng)力第三主應(yīng)力塔筒部位內(nèi)表面外表面內(nèi)表面外表面塔筒頂部0.06340.0806

2、.0,0677.0.00584塔筒喉部00.0.667.0.569塔筒底部01.488.3.409.0.621 3.4.2自重及風(fēng)荷載作用下冷卻塔的力學(xué)生能分析1.應(yīng)力云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向 c喉部周圍d底部環(huán)梁周圍圖3.4.2第一主應(yīng)力整體及局部云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向 c喉部周圍d底都環(huán)粱周圍圖3.4.3第三主應(yīng)力整體及局部云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向 c喉部周圍d底部環(huán)梁周圍圖3.4.4Von Mises應(yīng)力整體及局部云圖 3.5開洞雙曲線冷卻塔的力學(xué)性能分析3.5.1洞口尺寸問(wèn)題由于設(shè)備的因素,洞口的大小往往不拘一格,本文以一般常用的兩種圓形洞口尺寸,通過(guò)比較,以驗(yàn)證洞

3、口大小對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。兩種洞口直徑分別為5.0m、8.0m,洞口中心標(biāo)高均為13.5m,洞口均沿主導(dǎo)風(fēng)向開設(shè)。1.開5m洞口時(shí)計(jì)算結(jié)果與分析1.塔筒應(yīng)力云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向圖3.5.1第一主應(yīng)力云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向圖3.5.2第三主應(yīng)力云圖 a沿主導(dǎo)風(fēng)向b背主導(dǎo)風(fēng)向圖3.53Vonraises應(yīng)力云圖2.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c Yon mi ses應(yīng)力云圖圖3.5.4洞口局部應(yīng)力云圖2.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c Von mises應(yīng)力云圖圖3.5.5洞口局部應(yīng)力云圖3.開洞對(duì)塔筒喉部應(yīng)力峰值的影響喉部應(yīng)力峰值表3.

4、5.1應(yīng)力峰值(護(hù)甜未開洞0-5o-sm08應(yīng)力類別oo oo050-5m oscro0.7980.7750.7551.0301.0260.971ol2.021.922.030.9950.9460.950 o-3Von Mises1.871.901.950.9590.9741.016注:1.表中cr0、盯m、盯8m分別表示未開洞、開直徑為5m、8m洞口時(shí)的應(yīng)力峰值。2.表中應(yīng)力峰值比值為同類應(yīng)力之比。 隨洞口直徑的增大,洞口底端拉應(yīng)力峰值隨之增大,同時(shí)兩翼壓應(yīng)力及Von Mises 應(yīng)力峰值亦隨之增大,而拉應(yīng)力峰值增大則更劇烈一些。開設(shè)洞口后,由于應(yīng)力集中,洞口底端拉應(yīng)力明顯增大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)洞

5、口邊緣予以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng),洞口底端宜增設(shè)受拉筋,以阻止混凝土開裂。3.5.2洞形問(wèn)題往往,由于架設(shè)設(shè)備的實(shí)際需要,洞口的形狀并不拘囿于圓形,因此局部應(yīng)力集中亦會(huì)更加明顯,基于這一思路,本文的計(jì)算主要是采用結(jié)構(gòu)開洞中較常用的上圓下方形洞口,洞口上部圓形直徑為5m,下部方形邊長(zhǎng)為5m。2.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c Von mises應(yīng)力云圖圖3.5.6洞口局部應(yīng)力云圖3.塔筒洞口形狀對(duì)應(yīng)力峰值分布的影響 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文37 1.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c Von raises應(yīng)力云圖圖3.5.7洞口局部應(yīng)力云圖2.塔筒洞口形狀對(duì)應(yīng)

6、力峰值分布的影響如表3.5.4所示,未開洞時(shí),35m高度處塔筒受壓應(yīng)力作用,開洞后,洞口底部出現(xiàn)拉應(yīng)力,其峰值為2.05MPa;兩翼則出現(xiàn)壓應(yīng)力峰值,.5.42MPa,是未開洞時(shí)同部位壓應(yīng)力峰值的2.02倍。而Von Mises應(yīng)力峰值亦位于兩翼處,是未開洞的2.12倍,為5.35MPa。較之在13.5m高度,35m高度處開洞后洞口局部的應(yīng)力集中效應(yīng)明顯降低。對(duì)比兩種開洞高度的影響,當(dāng)洞口位于35m高度時(shí),其洞口邊緣第一、三主應(yīng)力,Von Mises應(yīng)力峰值分別是13.5m高度開洞時(shí)的O.768倍、0.616倍和0.611倍。可見,相對(duì)13.5m高度結(jié)構(gòu)開洞,當(dāng)洞口位于35m高度處,其洞口邊緣的應(yīng)力集中效應(yīng)相對(duì)要小,利于結(jié)構(gòu)局部補(bǔ)強(qiáng)。但洞口局部邊緣應(yīng)力集中,較之未開洞,依然明顯,尤以拉應(yīng)力最著?？梢?合理的選擇洞口開設(shè)高度,可以有效的降低洞口邊緣的應(yīng)力集中效應(yīng), 1.開洞方向與主導(dǎo)風(fēng)向呈45。1.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖 c Von mises應(yīng)力云圖圖3.5.8洞口局部應(yīng)力云圖2.開洞方向與主導(dǎo)風(fēng)向呈90。1.洞口局部應(yīng)力云圖 a第一主應(yīng)力云圖b第三主應(yīng)力云圖西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文