大直径混凝土筒仓仓壁内力分析

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发布时间：2021-09-09

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大直径混凝土筒仓仓壁内力分析
张振宇，傅庆旺
(中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安710054)
摘要：根据圆柱壳的有矩理论，分别对筒仓在贮料水平压力和温度作用下的仓壁内力进行
分析，并与有限元的计算结果进行了对比。结果表明：对于大直径筒仓，采用有矩理论或有限元
分析的仓壁内力比传统的无矩理论计算结果更符合工程实际。
关键词：大直径筒仓；有矩理论；温度作用；有限元
中图分类号：TD223；TU375 文献标识码：A 文章编号：1671-0959(2016)01—0043．04
Inner force analysis of large diameter concrete silo wall
ZHANG Zhen—yu．FU Qing—wang
(China Coal Xi"an Design Engineering Co．，Ltd．，Xi an 71~54，China)
Abstract：The inner force of silo wall subjected to stored material pressure and temperature action is analyzed based on the
moment theory of cylindrical shells，and the results are compared with the finite element method in the paper．The results
reveal that inner force analysis of silo wall using the moment theory and the finite element analysis are more close to practice
than traditional no moment theory for large diameter silo．
Keywords：large diameter silo；moment theory；temperature action；finite element
目前，我国颁布的《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB
50077-2003[1 3(以下简称《规范》)中规定“对于圆形筒仓
或浅圆仓，在远离固定端或约束区的仓壁内力，可按无矩
理论的薄膜理论计算，但是在仓顶与仓壁、仓壁与仓底以
及仓壁与基础等整体连接部位，尚应计算其对仓壁约束的
边缘效应。”那么，如何精确的计算仓壁边缘效应的影响范
围和程度，一直是工程界广泛研究的课题。
另外，关于筒仓仓壁的温度作用，《规范》4．1．1条规
定“直径21～30m的筒仓可按其最大环拉力的6％计算，直
径大于30m的筒仓可按8％计算。” 但是，对于大型及超大
型的筒仓，由于直径的加大和对筒仓构件约束条件的不同，
因此不应仍按照《规范》计算其温度作用_2]。
本文运用圆柱壳的有矩理论，对一内径40m筒仓在贮
料水平压力和温度作用下的仓壁内力进行分析，并与有限
元的计算结果进行了比较，以供类似工程设计参考。
1 计算简图
计算模型为圆形预应力混凝土筒仓，内径2r-40m，仓
壁高度日=50m。仓壁厚度t=450mm；混凝土强度等级为
C40，弹性模量E。=3．25x10 N／mm。，泊松比 =0．2，线
膨胀系数仅 =1×10～／~C；贮料的重力密度 =10kN／m ，内
摩擦角 =30。，侧压力系数k=tan (45。一 2)=0．333。
对于大直径筒仓，仓上建筑一般采用钢网架或其他形
式的大跨度结构，其对仓壁的约束作用相对较小，可以忽
略不计；仓壁和筒壁的连接处一般会有刚度很大的环梁，
其对仓壁的约束作用很强，可以认为仓壁底部是固接的。
基于上述分析，仓壁计算时，其计算简图为上端自由、下
端固定的圆柱壳，如图1所示。
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图1 简仓仓壁计算简图
2 贮料水平压力下的仓壁内力
贮料计算高度和仓内径之比小于1．5，根据《规范》
1．0．3条，应按浅仓进行设计。计算时，假定坐标系原点O
收稿日期：2015—09—07
作者简介：张振宇(1982一)，男，河北唐山人，工程师，一级注册结构工程师，现主要从事煤矿结构设计及研究工