鋼板筒倉(cāng)受力分析探討

鋼板筒倉(cāng)作為一種向高空發(fā)展的現(xiàn)代特種鋼結(jié)構(gòu),其理論分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算不同于其它一般形式的糧倉(cāng)或建筑物。世界上許多國(guó)家都對(duì)其進(jìn)行了大量的分析研究和實(shí)驗(yàn),得到了一些基本一致的結(jié)論和計(jì)算公式,但還存在著許多不同的觀點(diǎn),實(shí)際使用中筒倉(cāng)開(kāi)裂、崩潰等事故還是不斷發(fā)生。倉(cāng)壁儲(chǔ)料荷載和地基與貯倉(cāng)結(jié)構(gòu)相互作用是目前工程設(shè)計(jì)人員研究的主要問(wèn)題。 本文認(rèn)為倉(cāng)內(nèi)散體是服從Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則的理想彈塑性介質(zhì),散體與倉(cāng)壁的摩擦屬于庫(kù)侖摩擦。從連續(xù)介質(zhì)的角度,采用有限元Marc程序提供的邊界條件高度非線性的三維接觸算法模擬散料對(duì)鋼板倉(cāng)壁的靜力作用,克服應(yīng)用Janssen公式時(shí)側(cè)壓力系數(shù)難確定的缺陷,分析大型利浦鋼板倉(cāng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度和位移變形。將計(jì)算結(jié)果與應(yīng)用側(cè)壓力系數(shù)的Janssen公式計(jì)算出的結(jié)果作比較,對(duì)接觸算法計(jì)算結(jié)果的可靠性和實(shí)用性作了探討。 接著針對(duì)散料結(jié)拱時(shí)拱腳處對(duì)倉(cāng)壁側(cè)壓力最大和散料頂端附近受底面拱型影響極小的情況,推出倉(cāng)壁的動(dòng)壓力近似計(jì)算公式。將該公式計(jì)算值與試驗(yàn)測(cè)試值以及其它理論公式計(jì)算值作比較,探討本文公式的可靠性。然后通過(guò)Marc程序提供的定義分布機(jī)械載荷的Forcem用戶子程序接口,用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)動(dòng)態(tài)側(cè)壓力子程序,將其應(yīng)用到有限元模型中,分析利浦鋼板倉(cāng)在動(dòng)側(cè)壓力作用下倉(cāng)壁的應(yīng)力強(qiáng)度和位移變形,對(duì)該公式的可靠性和相對(duì)的正確性作了進(jìn)一步分析。 另外考慮地基土的非線性,應(yīng)用定義非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(Hyperla)子程序接口,用Fortran語(yǔ)言添加鄧肯-張E-B本構(gòu)模型,輸入不同設(shè)防烈度地震動(dòng)力,采用紐馬克時(shí)間積分法求解動(dòng)力方程,對(duì)地基-鋼板倉(cāng)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行非線性瞬態(tài)時(shí)程響應(yīng)分析。通過(guò)數(shù)值計(jì)算和結(jié)果分析比較,探討結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)特點(diǎn)和一些規(guī)律,找出鋼板倉(cāng)結(jié)構(gòu)地震時(shí)的薄弱點(diǎn),并對(duì)該鋼板倉(cāng)抗震能力和安全性進(jìn)行評(píng)估。 對(duì)結(jié)構(gòu)體系靜動(dòng)力特性系統(tǒng)研究后,論文對(duì)研究?jī)?nèi)容及成果作了簡(jiǎn)單總結(jié),得出一些結(jié)論,并指出文中的不足之處和尚有待進(jìn)一步開(kāi)展的工作。