帶隔板的砌體圓筒倉受力分析（可編輯）

帶隔板的砌體圓筒倉受力分析武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文帶隔板的砌體圓筒倉受力分析20080501摘要筒倉是儲存各種散料的特種結(jié)構(gòu)，常用于工業(yè)建筑的生產(chǎn)附屬設(shè)于生產(chǎn)工藝要求，以往將不同直徑或不同形式的筒倉布置在一組群倉或分的筒倉平面布置占地面積大、造價(jià)高，對筒倉設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)管理等也都很不利。近年來許多中小型水泥廠開始采用帶隔板的砌體圓筒倉，以減少筒倉直徑的有完整的設(shè)計(jì)規(guī)范，因此在做筒倉設(shè)計(jì)的時候沒有可靠的依據(jù)從而導(dǎo)致了筒倉結(jié)構(gòu)沒有可靠的來的次超靜定結(jié)構(gòu)變?yōu)榇纬o定結(jié)構(gòu)。為此，本文提出了砌體帶隔板的圓筒倉結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算和倉壁內(nèi)力計(jì)算方法、公式及構(gòu)造措施，供設(shè)計(jì)參考。本文假定一個工程為例，建立了一個三維的筒倉模型，利用有限元數(shù)值分析軟件模擬砌體筒倉在兩種惡劣環(huán)境下的受力情況。、利用對筒倉模型進(jìn)行貯料荷載靜力計(jì)算。通過對得出的變形、應(yīng)力分布圖分析可以看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在距底部/~/高度范圍內(nèi)，在筒倉中部圈梁布置應(yīng)適當(dāng)加密。、用熱實(shí)體單元模擬了由于內(nèi)外溫差對筒倉結(jié)構(gòu)的影響。通過溫度??結(jié)構(gòu)耦合分析可知：在筒倉底部與基礎(chǔ)連接處，由于熱變形受到支座約束不能自由進(jìn)行，隔板的增加對整個筒倉在溫度作用下的變形起到了束縛作產(chǎn)生溫度應(yīng)力。從簡倉耐久性的角度看，這種變形和溫度應(yīng)力所造成的危害不能;獨(dú)創(chuàng)生聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位和證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。日期：塑：蘭堡豳武漢理.丈學(xué)碩士學(xué)飩論文.概述.筒倉的功能和分類筒倉是貯存散料例如：煤、礦石、水泥、砂、石、谷類等的構(gòu)筑物，可作為生產(chǎn)企業(yè)調(diào)節(jié)和貯存用料的附屬設(shè)施，也可作為獨(dú)立的倉庫。筒倉結(jié)構(gòu)按照使用功能可分農(nóng)業(yè)和工業(yè)筒倉兩大類；按照平面形狀不同可分為圓形、方形、矩按照安裝位置為底卸式和側(cè)卸式；按照建造材料的不同可分為鋼筋混凝土倉、金屬倉和磚砌倉。由于磚砌筒比，節(jié)約鋼材、是設(shè)計(jì)經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)形式。因此，磚砌筒倉在我國被廣泛的使用。當(dāng)倉內(nèi)儲科計(jì)算高度與筒倉內(nèi)徑的比值大于或等于.時為深倉，當(dāng)比值小于.時為淺倉】如圖和圖，淺倉主要是用于儲料的短期使用，可作為卸料受料配料和給料的設(shè)施，深倉主要用于長期儲備物料。警盤薔醴幽幽‰幽圖淺倉示意圖圖深倉示意圖圓筒倉是工業(yè)生產(chǎn)中的重要構(gòu)筑物。在一般中小型工廠中，由于不同品種產(chǎn)品對各種成分配料量要求不同，【三【往常常將不同直徑或者不同型式的筒倉布置在武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文同一組群倉或分成兩組倉，對筒倉設(shè)計(jì)、施工和工業(yè)生產(chǎn)管理等都很不利。這樣的筒倉平面布置占地面積大，造價(jià)也高。為了克服上述不利因素，近年來許多中小型水泥廠開始采用帶隔板的砌體圓筒倉，以減少筒倉直徑的種類，一倉多用，置隔板后，隔板與筒壁固結(jié)，其受力發(fā)生了根本變化，由原來的次超靜定結(jié)構(gòu)變?yōu)榇纬o定結(jié)構(gòu)【。目前，規(guī)范對帶隔板砌體圓筒倉的荷載計(jì)算、內(nèi)力分析及構(gòu)造措施均未作具體規(guī)定。設(shè)計(jì)人員希望能給出有關(guān)此結(jié)構(gòu)荷載及內(nèi)力計(jì)算本文首次提出了砌體帶“一字形隔板的圓筒倉結(jié)構(gòu)在貯料及溫度荷載作用下有圓形筒倉倉下支承結(jié)構(gòu)，一般采用柱支承、筒壁支承、筒壁與內(nèi)柱共同支承三種形式。如圖.:圓謹(jǐn)形倉回錐形倉頂圓雒形倉?、\/,一圓柱彤筒壁圓桂形倚、轉(zhuǎn)折環(huán)架。轉(zhuǎn)折環(huán)架錐形屆二錐形福二支承柱圜柱彤筒壁落地式筒倉裙承式筒倉柱承式筒倉圖.筒倉結(jié)構(gòu)形式在地震區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用筒壁支承和筒壁與內(nèi)柱共同支承二種型式。當(dāng)直徑為及以上時，宜優(yōu)先采用筒壁與內(nèi)柱共同支承的型式。采用滑模施承是較合理的支承結(jié)構(gòu)。矩形筒倉的倉下支承結(jié)構(gòu)，宜選用柱子支承。筒倉基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)地基條件，荷載大小和上部結(jié)構(gòu)型式綜合分析確定。當(dāng)?shù)鼗容^軟弱式。在群倉基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮空倉與滿倉的最不利組合。筒倉基礎(chǔ)的傾斜率不宜超過.%,平均沉降量不宜超過。支承柱可方格網(wǎng)布置，圓形倉也可按環(huán)圓形倉倉底連接處應(yīng)布置環(huán)形圈梁，兩邊擴(kuò)大形成柱帽，以加強(qiáng)與倉底的連接。本文研究的是倉截面為圓形的砌體結(jié)構(gòu)深倉。武漢理工人學(xué)碩學(xué)位論文..簡述筒倉的發(fā)展概況貯料構(gòu)筑物一般多指貯存散狀物料的容器。通常有房式倉庫和筒房式倉庫除地面平房倉外尚有半地下倉。前者較多用于糧食工業(yè)及其他散裝和包裝物料的存儲，后者較多用于礦業(yè)散狀物料的存儲。無論是平面為圓形、方形、矩形、多角形及其他形狀的深、淺筒倉，均在各種工業(yè)散料存儲工藝設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。房式倉的建造在久遠(yuǎn)的年代早已出現(xiàn)。筒倉在世造使用已經(jīng)有多年的歷史，在世紀(jì)年代末年代初筒倉已在我國的一些工業(yè)中建造。但由于當(dāng)時的技術(shù)條件所限，這些倉的大小包括房式倉的圖.柱承式圓筒倉平面布置新中國建國以來的大規(guī)模工業(yè)建設(shè)，使貯料構(gòu)筑物得到發(fā)展。在煤炭、化工等企業(yè)的礦料儲倉設(shè)計(jì)中被廣泛采用。進(jìn)入年代到年力發(fā)電、輕工及飼料等工業(yè)中也大量使用了簡倉。在我國的糧食的儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)以及糧食的加工工業(yè)也是較早使用房式儲倉和筒倉筒倉而言，新中國建國至年代中期，雖然也建造了不少其中包括平面為圓形的磚砌體及鋼筋混凝土、平面為方形的筒壁落地和架空的鋼筋混國一直沒有專門針對筒倉的設(shè)計(jì)規(guī)范，為此在筒倉設(shè)計(jì)中曾出現(xiàn)年中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《磚砌圓筒倉技術(shù)規(guī)范》:發(fā)布實(shí)行。在此后的多年自至現(xiàn)今，該規(guī)范對我國的筒倉設(shè)計(jì)仍起著指導(dǎo)作用。在此期間設(shè)計(jì)建造的筒倉，根據(jù)對各行業(yè)工程的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，兒是嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)時也經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。未按艦范規(guī)定設(shè)計(jì)的筒倉曾出現(xiàn)過嚴(yán)重的質(zhì)量事故，如某碼頭的武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文個圓形筒倉組成的糧食轉(zhuǎn)運(yùn)群倉，由于計(jì)算錯誤導(dǎo)致倉壁開裂，喪失儲糧功能。近年來隨著我國改革開放政策的深入，國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，工程中各種不同的儲料工藝要求大量出現(xiàn)。隨著工業(yè)工藝的要求，以往常常將不同直徑或者不同型式的筒倉布置在同一組群倉或分成兩組倉，對筒倉設(shè)計(jì)、施工和水泥生產(chǎn)管理等都很不利。這樣的筒倉平面布置占地面積大，造價(jià)也高。為了克近年來許多中小型水泥廠開始采用帶隔板的砌體圓筒倉，以減少筒倉直徑的種投資。帶隔板的圓筒深倉倉壁與倉項(xiàng)、倉底及倉下支承結(jié)構(gòu)常采用整體連接形成整體空間結(jié)構(gòu)。在貯料等荷載作用下，圓筒倉倉壁的兩端需考慮邊緣效應(yīng)。但由于邊界條件復(fù)雜，目前尚無一套簡單、適用范圍較廣的考慮邊緣效應(yīng)的計(jì)算方法。這類結(jié)構(gòu)的精確內(nèi)力分析十分復(fù)雜，可用有限元法，借助于計(jì)算機(jī)求解。但是，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中往往采用簡單，實(shí)用的近似計(jì)算方法。計(jì)算表明，邊緣效應(yīng)的影壁截面半徑為倉壁厚度之倉壁處，邊緣效應(yīng)引起的附加內(nèi)力都可以不計(jì)【。實(shí)際設(shè)計(jì)時，倉壁可簡化為上下端均為自由的帶隔板的圓筒倉壁進(jìn)行計(jì)算，即不考慮上下端邊緣效應(yīng)的影響。但在具體配筋布置上應(yīng)符合規(guī)定的構(gòu)造加強(qiáng)要求，以考慮邊緣效應(yīng)的影響。但又認(rèn)為倉項(xiàng)結(jié)構(gòu)對倉壁的約束較小，故倉壁項(xiàng)部范圍不作加強(qiáng)處理。.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀..國外研究現(xiàn)狀多年來國際上對筒倉結(jié)構(gòu)的受力分析進(jìn)行了大量的研究，主要包括兩個內(nèi)壓力是筒倉設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，其計(jì)算下確與否直接關(guān)系到倉體結(jié)構(gòu)是否安全、理。最初，設(shè)計(jì)人員是按照流體的壓力理論來計(jì)算散體物料對倉壓力是沿著倉壁從上到下線性增加的，其值大小類似液體的壓強(qiáng)。但是隨著筒倉應(yīng)用范圍越來越廣泛，它的荷載情況也引起越來越多的重視，于是專門出現(xiàn)了一批研究筒倉的專家和學(xué)者。許多學(xué)者經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)筒倉貯料壓摩擦力。這些武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文研究對人們認(rèn)識筒倉貯料的壓力指明了正確的方向。到了年，德國科學(xué)家楊森提出了散體力學(xué)的近似理論方法靜壓理謝踟，這是具有劃時代意義的一個理論，它使人們對筒倉的研究散體力學(xué)的基本公式之一，也是世界各國制定筒倉設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)。諸如方法、差分法等計(jì)算方法被一些學(xué)者用于散體力學(xué)的計(jì)算，但是這些理論都是基于塑性極限平衡推導(dǎo)而來的有些方法由塑性極限平衡狀態(tài)求側(cè)壓者八旬隆道【年就指出了筒倉卸料時由于流動中的散體形成的拱壁上產(chǎn)生異常超壓，而此前人們在設(shè)計(jì)時未考慮散體重力流動規(guī)律與倉壁壓力變化的關(guān)系，因此，許多已建好的筒倉在卸料時會產(chǎn)生漏斗口堵塞理論分析方法大多數(shù)國家的筒倉規(guī)范都是基于理論，乘上了不同的側(cè)壓力強(qiáng)度系數(shù)而得來，即把貯料對倉壁的側(cè)壓力與豎向壓力之比用一個系數(shù)來。一里【川及的。妒伊為貯料的內(nèi)摩擦角?！臼褂昧艘粋€非線性雙曲線型本構(gòu)方程，估算了有彈性波紋板構(gòu)成的筒倉倉壁靜態(tài)壓力。.】采用模型研究了糧倉的靜念壁壓和溫度對較全面地分析了主動狀態(tài)深、淺倉內(nèi)散體的應(yīng)力分布及各種參數(shù)的影響，】假設(shè)散體為歸納了分析中的各類計(jì)算方法，并總結(jié)了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。現(xiàn)有的研究結(jié)果表明：在儲倉的靜、動力研究中，采用了多種不同的計(jì)算模式計(jì)算儲料對倉壁的作用，且儲料的種類不一樣，采用的計(jì)算模式都應(yīng)有所區(qū)武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文別，特別是對動力相互作用問題，目前還沒有一個統(tǒng)一的較為符算模式，所以對此問題的研究是儲倉動力響應(yīng)研究中的一個重要..國內(nèi)研究現(xiàn)狀筒倉在世界范圍內(nèi)的建造使用已經(jīng)有多年的歷史踟，在世紀(jì)年代末年代初筒倉已在我國的一些工業(yè)中建造。但由于當(dāng)時的技術(shù)條些倉的大小包括房式倉的跨度、高度以及筒倉的直徑和高度都受種不同的儲料工藝要求大量出現(xiàn)，許多中小水泥廠開始采用帶隔板的砌體圓筒倉。我國早期建造的筒倉結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)方面不夠完善，在我國發(fā)生的數(shù)次有的筒倉都受到不同程度的破壞。基于這種情況，我國在年頒布的《磚砌體圓筒倉技術(shù)規(guī)范》:中制定了關(guān)于筒倉抗震的有關(guān)內(nèi)容。在年頒布的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》?中對貯倉結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)做了進(jìn)一步的規(guī)定，這兩個標(biāo)準(zhǔn)對我國的貯倉構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)起到了重要作用。..需要進(jìn)一步解決的問題砌體帶隔板筒倉是土木工程筒倉的一個分支，其中很多的問題與一般的不帶隔板的砌體筒倉有共性，但是也有許多的問題有待于進(jìn)一步的.所儲存散料與砌體結(jié)構(gòu)的相互作用，筒倉結(jié)構(gòu)的散料荷載非常復(fù)雜，特別是卸料時散料流動的不同形式會顯著影響筒倉中的壓力分布。另外，不同儲料的物理特性參數(shù)對簡體結(jié)構(gòu)的影響也很大。.在溫度荷載和風(fēng)荷載的作用下，對結(jié)構(gòu)的影響。.砌體帶隔板簡倉的抗震設(shè)計(jì)。.本課題研究的背景及意義砌體結(jié)構(gòu)不僅僅用于民用建筑，在工業(yè)特種結(jié)構(gòu)中也大量采用，如：水池、煙囪、料倉等。作為砌體結(jié)構(gòu)一種常見的結(jié)構(gòu)形式，磚砌筒倉主要用于糧食、水武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文泥、煤炭等行業(yè)的立體儲料容器。平面形狀一般為圓形，個別因與鋼筋混凝國被廣泛的使不同直徑或不同形式的筒倉布置在同一組群倉或分成兩組倉，對和生產(chǎn)管理等都很不利。這樣的筒倉平面布置占地面積大，造價(jià)上述不利因素，近年來許多中小型水泥廠開始采用帶隔板的圓筒直徑的種類，一倉多用，既滿足了水泥生產(chǎn)工藝需要，又可節(jié)約用圓筒倉設(shè)置隔板后，隔板與筒壁固接，其受力發(fā)生了根本變化。目前，我國規(guī)范對帶隔板砌體圓筒倉的荷載計(jì)算、內(nèi)力分析及構(gòu)造措施均未作具體規(guī)定。為此，本文提出了帶“一”字形隔板的砌體圓筒倉隔板的受力分析。工況工況圖.兩種工況下砌體圓筒倉.本文的主要工作本課題的研究目標(biāo)是已知貯料的物理特征參數(shù)的條件下，對帶隔板砌體筒倉的受力分析，研究內(nèi)容包括采用有限元軟件建立和工程實(shí)例相同或相近的分析模型：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.按本工程的設(shè)定的計(jì)算參數(shù)，代入我國相關(guān)規(guī)范提出的貯料荷載計(jì)算公結(jié)構(gòu)的最大位移和應(yīng)力的位置。.利用提供的溫度??結(jié)構(gòu)耦合分析，計(jì)算本結(jié)構(gòu)在兩種工況下在熟料和環(huán)境溫度作用下引起的變形和應(yīng)力，總結(jié)出溫度對砌體筒倉的影響。.綜合考慮各種因素對筒倉的影響，分析評判有限元計(jì)算結(jié)構(gòu)按規(guī)范方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的異同，并根據(jù)本課題的計(jì)算和分析中出現(xiàn)的一些問題，提出今后從事這類研究工作的一些設(shè)想，供技術(shù)人員參考。武漢理工大學(xué)碩學(xué)位論文第章筒倉貯料的側(cè)壓力理論.筒倉貯料側(cè)壓力計(jì)算的相關(guān)理論和方法散體在倉內(nèi)的狀態(tài)分為主動狀態(tài)和被動狀態(tài)，簡言之，主動狀態(tài)狀態(tài)指散體裝入倉內(nèi)的靜止?fàn)顟B(tài)，此時，散體內(nèi)任一點(diǎn)的水平正應(yīng)力小于垂動狀態(tài)指打開倉底卸料口，散體處于流動或有流動趨勢的狀態(tài)，力大于垂直正應(yīng)力。..理論世紀(jì)末，.彪爾列等人以研究填料對擋土墻的壓力為目的，發(fā)表了最早的散體力學(xué)方面的論文，年根據(jù)墻后處于極限平衡狀態(tài)并形成一個滑動楔形體，利用平面楔形體的極限平衡很完善地解決了這一問題【,墻后的填土是理想的散粒體，粘聚力為零；滑動破壞面為一平面。土壓力計(jì)算公式為：;妻，?其中：為庫倫主動土壓力系數(shù)；占為墻背與豎直線的夾角。;為土與墻背間的外摩擦角。。將上兩式整理后，得出倉壁水平壓力：只武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.伊吼驢,,一散體單位體積的質(zhì)量；妒一散體內(nèi)摩擦角；%一散體與倉壁的摩擦角；一散體層與上表面的距離。理論出了主動平衡狀態(tài)和被動平衡狀態(tài)的觀點(diǎn)，奠定了散體介質(zhì)理論的基礎(chǔ)。極限平主動狀態(tài)下：。??夠被動狀態(tài)下：七一呂蘭票暑理論年，??根據(jù)貯料水平微元的靜力平衡圖.,推導(dǎo)了貯料壓強(qiáng)計(jì)算公式叫柚公式劃。為了推導(dǎo)這個公式，他做了以下基本假定：筒倉倉壁為剛性體，貯料處于靜止?fàn)顟B(tài)；在筒倉中同一水平面上的各點(diǎn)的豎向壓力是相等的；即：貯料在任一點(diǎn)處的水平壓力與豎向壓力成正比，即：;幻貯料沿倉壁滑動的摩擦阻力為：弘武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文很不計(jì)倉底對貯料壓力的影響，即假定為無限深倉.貯料為均勻密實(shí)，各向同性，且不可壓縮的散體。。,,/‘/‘//////./廠/廠/‘/////,?單?深度處的薄片薄片的分離體圖圖理論的散體物料薄片由上圖，列出方向的平衡方程得：0.睪方Ⅱ'掣為深度處作用于倉壁單位面積上得水平壓力/;為筒倉橫截面面積；為筒倉橫截面的周長；為貯料項(xiàng)面至所計(jì)算截面處的距離；為深度處截面以上倉壁單位面積的豎向摩擦力/。01?字。塑浯七一外半?,一詈0鳥卅警把破裂面在貯料頂面以下與對面?zhèn)}壁相交的筒倉定義為深倉圖。考慮了破裂面以上的貯料楔形體的靜力平衡，給出了淺倉和深倉的貯料壓力解析式】。一?,【了云拓】‘深倉公式：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文一?水平側(cè)壓力為，。芝豎向壓力仍為：留詈其中，肛為貯料內(nèi)摩擦角，‘'為貯料外摩擦角。工工淺倉深倉圖?關(guān)于淺倉和深倉的劃分方法貯料靜壓力的方法，他們認(rèn)為在深度較大時，摩擦壓力曲線的漸進(jìn)線平行于筒圖,此薄片上下作用有相同的壓力，因此，貯料薄片的重力與倉壁所給的摩武漢理工人學(xué)碩十學(xué)位論文眥.絲l“釧深度處的側(cè)向壓力為，一【一吾之】啦幻豎向壓力為，留。吾~芻】對于圓形筒倉，式中的喲”心。玄;一一魚式中，為超載錐的高度，,,為貯料的重力密度，Ⅱ?yàn)橘A料與墻或倉擦系數(shù)。..差分法差分法是數(shù)值計(jì)算方法之一，被一些學(xué)剖知用于計(jì)算筒倉貯料散體力學(xué)的問題。但是差分方法只是從平衡方程和極限屈服條件研究了倉貯散就是說，將實(shí)際問題簡化成了靜定問題，而沒有考慮散體的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。在用此方法研究散體力學(xué)問題時，首先假定散體處于極限平衡狀態(tài)，體積不膨脹。平面和軸對稱直簡倉內(nèi)散體的平衡方程可以統(tǒng)一寫為：監(jiān)七.??;6武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文的一屈服準(zhǔn)則為一呸域一吒妒礦驢口：堡±墾；魚士壘?警。掣其中，廠○...有限元方法非常復(fù)雜和繁瑣，而有限元方法的應(yīng)用，則給大直徑筒倉的優(yōu)化提供了一條有效途徑。在倉貯散體力學(xué)問題中，散體與倉壁間存在著摩擦作用，若用有限元數(shù)值方法研究倉貯散體力學(xué)問題，則必須使用接觸單元模擬散體與倉壁、倉底之間的摩擦效應(yīng)。許多學(xué)者認(rèn)為，筒倉內(nèi)的散體是服從屈服準(zhǔn)則的理想彈塑性介散體與倉壁、倉底之間的摩擦屬于摩擦接觸問題，接觸單元采用數(shù)值模擬研究倉貯散體力學(xué)中的一些倉壁靜壓問題。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.我國筒倉規(guī)范對貯料壓力的計(jì)算..筒倉規(guī)范中規(guī)定的一般公式我國筒倉規(guī)范認(rèn)為，筒倉結(jié)構(gòu)上的荷載分為永久荷載、可變荷載和地震作用三類。其中貯料荷載屬于可變荷載的一種。貯料頂為平面蘆科頊為斜面\/吃吮.?；虺詧D?深倉尺寸及壓力示意圖位面積上的水平壓力應(yīng)按下式計(jì)算圖：爭/~心≈式中，一深倉貯料水平壓力修正系數(shù)；武漢理工大學(xué)碩十學(xué)位論文,,一貯料的重力密度/一貯料水平凈截面的水力半徑|?.貯料與倉壁的摩擦系數(shù)；?鋇壓力系數(shù)：一貯料頂面或貯料錐體中心至所計(jì)算截面的距離、貯料作用于倉底或漏斗頂面處單位面積上的豎向壓力為：臚竺掣吃一貯料計(jì)算高度。、貯料頂面或貯料錐體重心以下距離處的計(jì)算截面以下倉壁單位周長上?、貯料計(jì)算高度吃的確定，貯料頂面為水平時，按貯料頂面計(jì)算；貯料項(xiàng)面為斜坡時，按貯料錐體重心計(jì)算；倉底為鋼筋混凝土或鋼錐形漏斗時按漏做成漏斗時，按填料與倉壁內(nèi)表面交線的最低點(diǎn)處計(jì)算。關(guān)于貯料壓力的計(jì)算問題，國內(nèi)外已進(jìn)行了長期和大量的研究工年，德國學(xué)者楊森提出取筒倉內(nèi)貯料的微厚元靜力平衡條件，求得倉內(nèi)貯料作用在倉壁上的壓力。然而人們在筒倉卸料過程中內(nèi)的應(yīng)力場及作用于倉壁上的壓力與楊森的假定并不一?致。國際上，武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文證明，楊森公式算出的倉壁壓力不能代表筒倉在卸料過程中，貯料作用于倉壁上的實(shí)際壓力。正如許多筒倉學(xué)者所指出的，楊森公式假定在任一橫截面上料層的垂直壓力是均勻分布的，而事實(shí)上由于貯料與倉壁之間存在摩擦非均勻。又如公式中的側(cè)壓力系數(shù)值的確定，直接采用了朗金公式而未考慮與倉壁接觸貯料的屈服條件。由于散體理論本身的不采用楊森公式的同時對其進(jìn)行修正，所采用的修正系數(shù)也各不相同。目前國外各有關(guān)筒倉規(guī)范貯料壓力的計(jì)算，仍采用各自修正后的楊森公式。這主要是使用該公式進(jìn)行設(shè)計(jì)時比其他方法簡便。第章砌體帶隔板圓筒倉的靜力分析.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法內(nèi)力分析可變荷載中的貯料荷載是帶隔板圓深筒倉荷載中需要計(jì)算的主要荷載，在料頂面或貯料錐體重心以下深度處倉壁單位面積上的水平壓力和深度處計(jì)算截面以上倉壁單位周長上的總豎向摩擦力只按規(guī)范公式計(jì)?只?一IV髓/??。一驢/式中??深倉貯料水平壓力修正系數(shù)；??貯料的重力密度/??筒倉水平凈截面的水力半徑，由公式。蘭，其中是橫截面面積，為0??側(cè)壓力系數(shù)；??自然對數(shù)的底；??貯料頂面或貯料錐體重心至所計(jì)算截面的距離；妒??貯料的內(nèi)摩擦角。;。??圓筒倉的內(nèi)直徑?！痢寥锔鸷孩罂腦圖工況一平面圖圖基本體系圖作用在圓筒倉上的荷載除了主要有貯料荷載外，還有結(jié)構(gòu)自重、樓面自重、屋面活載、風(fēng)荷載。在地震區(qū)尚有地震作用等對倉壁環(huán)向內(nèi)力的影響。這些荷載在計(jì)算時要進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。本章僅介紹帶隔板的水平圓環(huán)及隔板在貯料水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法及公式。帶“一’'字形隔板的圓筒倉根據(jù)貯料使用情況，可按兩種工況荷載組合考慮情況，其中之一是兩格均滿的情況；另一種情況是半格空半格滿圖，且是最不利荷載組合情況，重點(diǎn)研究這種不利的情工況的最不利結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析是六次超靜定結(jié)構(gòu)，并取其基本體系如圖所示?？捎昧Ψǖ膶ΨQ性求解取結(jié)構(gòu)一半計(jì)算，選取基本體系如上圖所示列力法典型方程如下：哦△一島墨以置屯△,一“△島??單位力置作用下，結(jié)構(gòu)沿著置方向發(fā)生的位移：△??荷載作用下，結(jié)構(gòu)沿著置方向發(fā)生的位移；由文獻(xiàn)九可以得到：“色，蓋彘，屯虬毒三刀薏盍：亂卸。卸弭鄙。,言考一若一，咆。一考；武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文屯都?,吶：“礦菌川礦甌一菌畝。~爰一髻爰，,~一篆；式中面積彳；;,.以啊，慣性矩，。等以米為長度單位。求荷載作用在基本體系上的內(nèi)力、、IV為了使計(jì)算簡化，在原結(jié)構(gòu)圓頂、于原結(jié)構(gòu)的平衡條件，位移條件以及內(nèi)力和變形都沒有影響。于是，由下面圖可以得各段內(nèi)力：曲桿段：驢等，,;,,只；曲桿段：驢等，一以一；曲桿段：,,口去只，一，一只石，?。由于此結(jié)構(gòu)是圓形，其計(jì)算過程中適宜運(yùn)用極坐標(biāo)較直角坐標(biāo)方便。單位力置,,,單獨(dú)作用在基本體系上，其任意截面上的內(nèi)力萬、孬、萬分別為其內(nèi)力符號規(guī)定：彎矩以使桿件內(nèi)側(cè)纖維受拉為正，剪力以使桿端順時針學(xué)平衡方程可以得到以下結(jié)果：五單位力作用時：,單位力作用時：曲廬一，曲，,曲；,.,曲‘,柏，,單位力作用時：。單位力作用時：。,;驢，曲；一，.,《,曲妒，武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文曲一，曲曲一曲一。帶隔板圓筒倉倉壁任一截面的水平環(huán)向內(nèi)力，可根結(jié)構(gòu)力學(xué)內(nèi)力疊加原理求得筒壁與隔板的內(nèi)力用矩陣形式表示為：,?.工程描述及計(jì)算參數(shù)選取有一柱承式帶隔板砌體筒倉基本尺寸如圖?,內(nèi)徑。,柱高米，漏斗高米，倉筒高米的“一”字形隔板的柱承式砌體筒倉。假定倉內(nèi)一格空，一格裝滿物料。試計(jì)算其距離倉壁頂高的點(diǎn)處的米高單位高度水平圓環(huán)倉壁及隔板截面的受力情況。.計(jì)算資料帶隔板筒倉壁橫截面尺寸為：隔板厚氟:×:.冊.;絲：小，:生魚：/./:.‘武漢理大學(xué)碩士學(xué)位論文隔板55倉壁一口沁支承柱一彳圖?筒倉模型圖水泥熟料：重力密度，/,內(nèi)摩擦角礦。,摩擦系數(shù)取肛.材料普通磚砌體，混合砂漿砌筑。生觀』0此筒倉為深倉，不用乘以擴(kuò)大系數(shù)。所以上部饑/玟';下部饑/致一了/比：×蘭：§一?.百蘆孚./0■。./武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文將島‘舞和△;‘冽值代入典型方程式?.解得約束力為：,【.,.,一.,.將代入式?計(jì)算可得筒倉壁任一水平環(huán)向內(nèi)力。曲桿、段當(dāng)IV.,.,.,.,一.,.,一.丁曲桿段：,..,一IV.,.,.,.,，.,因?yàn)樵诰己奢d作用下，彎矩為拋物線形，在已知三點(diǎn)的內(nèi)力以后就可以畫出其內(nèi)力圖，具體如圖?:武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文燈戳圖彎矩圖?以上對柱承式帶隔板砌體圓筒倉倉壁和隔板在貯料荷載作用下的內(nèi)力做了分析。由計(jì)算出的內(nèi)力結(jié)果可以看出最不利工況時倉壁與隔板固接處附近倉壁截面處產(chǎn)生較大的環(huán)向軸拉力，還產(chǎn)生了較大的彎矩；隔板端部產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩，跨中產(chǎn)生較大的正彎矩。為了保證筒倉壁及隔板滿足強(qiáng)度極限要要比不加隔板時增大。倉壁及隔板，隔板與倉壁交接處的內(nèi)力較必須加腋。.本文靜力計(jì)算擬采取的研究方法..計(jì)算理論依據(jù)有限元法是為了對某些工程問題求得近似解的一種數(shù)值分析方連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起元能按不同的聯(lián)結(jié)方式進(jìn)行組合、且單元本身又可以有不同的形擬幾何形狀復(fù)雜的求解域。計(jì)算中，有限元法是利用在每個單元內(nèi)假定的近似函數(shù)，來分片的表示全求解域上待求的未知函數(shù)。單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元的各個結(jié)點(diǎn)的數(shù)值和其插值函數(shù)來表達(dá)。這樣一個問題的分析中，未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在各個結(jié)點(diǎn)上的數(shù)值就成為新的未知從而使一個連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。武漢理工大學(xué)碩學(xué)位論文軟件介紹軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)于一體的大型通用有限元分析軟件。結(jié)構(gòu)領(lǐng)域一般包括靜力分析和動力分析。靜力分析包括線性和非一個典型的結(jié)構(gòu)分析包括如下步驟：.建模：建立所分析問題的模型，這是軟件對問題進(jìn)行分析、計(jì)算的基礎(chǔ)。針對不同問題的性質(zhì)，可進(jìn)行實(shí)體建?；虿捎媚M建模。建模的原則是簡單、高效且能反映實(shí)際問題的特征。.定義單元實(shí)常數(shù)和材料屬性，劃分網(wǎng)格：軟件為不同領(lǐng)域、類別的問題提供了大量的單元，根據(jù)問題的不同需要選擇合適的單元、定義材料的屬性、進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分的精度問題的特點(diǎn)和計(jì)算要求調(diào)整。.施加荷載：荷載包括約束、力、溫度等作用。可在實(shí)體模型上施加荷載，也可在有限元模型上施加荷載，若在實(shí)體模型上施加荷載，則在求解過程中會自動轉(zhuǎn)到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。.問題求解：軟件為不同領(lǐng)域問題的求解提供了多種方法。如對結(jié)構(gòu),等，非線性問題主要是用?方法，瞬態(tài)動力問題分析采用55材料、幾何等非線性因素的影響。矩、各種響應(yīng)隨時間變化的曲線。具體的操作流程?如圖所示：武漢理工火學(xué)碩士學(xué)位論文圖?分析流程圖..工程描述壁厚.,隔板厚『:.,漏斗高.,漏斗底開口半徑。。分析時忽略倉項(xiàng)對筒倉倉壁的約束作用，并認(rèn)為環(huán)柱底端固接。筒倉模計(jì)算資料及參數(shù)祥見.節(jié)內(nèi)容。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文十血葉隔板倉壁一口支承柱一阱彳圖筒倉模型圖圖.荷載工況深度處貯料水平壓力九鋤。一扣觚。一等.絲；?..?,.廳一一皇月根據(jù)規(guī)劃公式貯料的水平壓力：臚一小等..計(jì)算模型本文利用大型通用有限元軟件對該筒倉進(jìn)行靜力分析。砌體單元采武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文用八節(jié)點(diǎn)六面體進(jìn)行靜力分析。簡倉實(shí)體模型采用掃掠網(wǎng)格劃分功能柬劃分網(wǎng)格，共有個六面體單元.有限元模型及網(wǎng)格劃分見固。筒倉材料參數(shù)：普通磚砌體，彈性模量.泊松比.,線膨脹系數(shù)口..,℃。圖砌體筒倉有限元模型及網(wǎng)格劃分.應(yīng)力計(jì)算及分析帶“一”字形隔板的圓筒倉根據(jù)貯料的使用情況，可按兩種工況荷載組合考分別計(jì)算在這兩種不利情