钢板筒仓受力分析探讨

钢板筒仓作为一种向高空发展的现代特种钢结构,其理论分析和结构计算不同于其它一般形式的粮仓或建筑物。世界上许多国家都对其进行了大量的分析研究和实验,得到了一些基本一致的结论和计算公式,但还存在着许多不同的观点,实际使用中筒仓开裂、崩溃等事故还是不断发生。仓壁储料荷载和地基与贮仓结构相互作用是目前工程设计人员研究的主要问题。 本文认为仓内散体是服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性介质,散体与仓壁的摩擦属于库仑摩擦。从连续介质的角度,采用有限元Marc程序提供的边界条件高度非线性的三维接触算法模拟散料对钢板仓壁的静力作用,克服应用Janssen公式时侧压力系数难确定的缺陷,分析大型利浦钢板仓结构应力强度和位移变形。将计算结果与应用侧压力系数的Janssen公式计算出的结果作比较,对接触算法计算结果的可靠性和实用性作了探讨。 接着针对散料结拱时拱脚处对仓壁侧压力最大和散料顶端附近受底面拱型影响极小的情况,推出仓壁的动压力近似计算公式。将该公式计算值与试验测试值以及其它理论公式计算值作比较,探讨本文公式的可靠性。然后通过Marc程序提供的定义分布机械载荷的Forcem用户子程序接口,用Fortran语言编写动态侧压力子程序,将其应用到有限元模型中,分析利浦钢板仓在动侧压力作用下仓壁的应力强度和位移变形,对该公式的可靠性和相对的正确性作了进一步分析。 另外考虑地基土的非线性,应用定义非线性应力-应变关系(Hyperla)子程序接口,用Fortran语言添加邓肯-张E-B本构模型,输入不同设防烈度地震动力,采用纽马克时间积分法求解动力方程,对地基-钢板仓结构体系进行非线性瞬态时程响应分析。通过数值计算和结果分析比较,探讨结构在地震作用下的动力反应特点和一些规律,找出钢板仓结构地震时的薄弱点,并对该钢板仓抗震能力和安全性进行评估。 对结构体系静动力特性系统研究后,论文对研究内容及成果作了简单总结,得出一些结论,并指出文中的不足之处和尚有待进一步开展的工作。