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某烧结配料室钢料仓设计 　　摘 要：根据储料的流动特性及圆钢仓的受力特点，文章采用通用有限元计算软件计算，给出了钢料仓各部位的应力分布及受力特征，为设计同类型的圆料仓提供参考。 　　关键词：烧结；钢料仓；有限元分析；设计 　　引言[5] 　　筒仓结构广泛应用于冶金行业中，1985年，《钢筋混凝土筒仓设计规范（GBJ77-85）》[1]即发行，而钢筒仓的应用还很有限。钢筒仓结构在许多情况下比混凝土筒仓更为经济， 目前世界上已建筒仓中大约一半为钢筒仓。其中大部分为圆形筒仓，复杂的结构性能加上不合理的设计准则导致了许多钢板筒仓的结构破坏。2001年我国颁布了《粮食钢板筒仓设计规范》[2]，但此规范相比于实际的结构略显简单，尚存在一定差距。 　　不同的是，国外在钢筒仓结构性能上进行了大量的研究。世界上第一本钢筒仓设计规范-欧洲钢结构设计规范之4.1：筒仓[3]，和J.Michal.Rotter的专著《圆形钢筒仓设计指导》[4]等书，均给国内的设计人员带来了极大的借鉴和指导作用。 　　根据欧洲筒仓荷载规范[5]的三种筒仓设计类别，对于冶金行业中常常出现的大于100吨容量的结构，建议采用薄膜理论计算壳体主要应力，并采用弯矩理论分析局部弯曲效应，或者采用有效的数值分析，如有限元分析方法。为此，文章采用有限元分析方法，对某筒仓结构进行了分析，以确定一个较为通用的标准，方便设计人员参考。 　　1 模型参数 　　筒仓形状如图一所示，其主要作用为储存配料。筒仓底部半径为1230mm，上部半径3250mm，贮料密度为2.2t/m3。具体模型可参见设计图纸。图中，h0为贮料重心高度，h1为贮料边缘，即筒仓初始受力位置。h2为变阶位置。 　　图1 筒仓模型 　　计算高度hn=h0-h2=8743mm-5548mm=3195mm 　　（h0-h2）/2R=0.491.5，为浅仓，且hn15m，2R10m，按国内钢筒仓设计规范[2]，无需考虑上端筒壁的竖向摩擦力，因此，无需计算上端筒壁的受压屈曲问题。 　　计算筒仓壁各部位受力： 　　重力密度： 　　内摩擦角 　　底部圆锥角度 　　查表得到 　　侧压力系数 　　堆料椎体重心高度 　　堆料椎体底部高度 　　计算各部位压力及每一段作用力沿高度方向的变化斜率： 　　h1高度处法向压力： 　　上端法向压力斜率 　　变阶处高度： 　　变阶处法向压力： 　　下段法向压力斜率： 　　变阶处切向压力： 　　下段切向压力斜率： 　　变阶处法向压力： 　　2 计算与分析 　　初始设计尺寸：筒仓壁厚度均为6mm 　　支座处：T型板厚16mm，周向板厚度10mm，径向水平板厚度18mm，径向竖直加劲板厚度18mm。 　　选用通用有限元分析软件计算。模型采用壳单元和梁单元建立。 　　在模型上端开口处设置矩形截面加劲肋，下端出口处设置L型加劲肋。其中支座处进行了加强，划分单元时在支座等应力集中部位进行了细化。整体及细部有限元模型如图2。 　　图2 筒仓整体和支座处有限元模型 　　对模型加载，分别提取模型上部，中段部位的MISES应力，如图3～4所示： 　　图3 筒仓上段应力 图4 筒仓中段应力 　　筒壁最大应力113MPa，最大变形为1.83mm，满足设计要求。支座处应力为214MPa，此处应力为应力集中产生，可以不予考虑。 　　3 结束语 　　文章采用选用贮寸2.2t/m3容重料的某个浅筒仓作为研究对象，用有限元软件进行分析。根据钢板筒仓荷载规范进行设计，分别提取了筒壁的上段，中部支座段，下部漏斗段的应力值，分析结果均满足要求。支座处由于应力集中，应力较大，但可以不予考虑，整体结构是安全的，满足设计要求。 　　针对其他贮料容重，可参照文章2.2t/m3相应折减。其他尺寸料仓设计也可参照此结构。 　　需要注意的是，文章所进行的分析均未考虑到结构在使用中会产生的腐蚀，施工工艺的不完善，结构残余应力，温度应力等的影响。设计人员在应用文章结论进行设计时需要考虑到这些影响而增加各部位钢板厚度。 　　参考文献 　　[1]中华人民共和国国家标准.（GBJ77O85）.钢筋混凝土筒仓设计规范[S].北京，1986. 　　[2]中华人民共和国国家标准.（GB50322-2001）.粮食钢板筒仓设计规范[S].北京，2001. 　　[3]ENV 1993-4-1. Eurocode 3：Design of steel structures，part 4-1：Silo[S].European Committee for Standadization，Brussels，1999. 　　[4]J.Michael.Rotter. Guide For The Eco