钢筋混凝土带隔板圆筒仓的温度作用分析

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发布时间：2021-09-12

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钢筋混凝土带隔板圆筒仓的温度作用分析
徐文胜，郭文增
(1．华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉430074
2．武汉天兴洲道桥投资开发有限公司，湖北武汉430015)
摘要：钢筋混凝土带隔板圆筒仓由于其特殊的结构形式，在温度作用下结构内力与普通圆筒仓会有很大的不
同，而规范对这种筒仓的温度应力尚未做出具体规定。本文采用有限元软件对这种筒仓在水泥熟料温度作用下
仓壁和隔板温度应力的分布情况进行了详细分析，供设计和研究参考。
关键词：钢筋混凝土；带隔板圆筒仓；温度应力；有限元分析
中图分类号：TU279．7 46 文献标识码：A 文章编号：1672—7037(2008)02—0087-04
筒仓是储存各种散料的特种结构，常用于：【=
业建筑的生产附属设施，是水泥工业生产中的重
要构筑物。近年来，为满足水泥生产工艺的需要，
并节约用地，节省投资，许多中小型水泥厂开始采
用带隔板的钢筋混凝土圆筒仓[1]。这种筒仓由于
其特殊的结构形式，在温度作用下结构内力与普
通圆筒仓有很大不同。尤其是当仓内贮存高温水
泥熟料时，其温度应力计算很重要。而我国现行的
筒仓规范对这种筒仓的温度应力计算尚未做出具
体规定[2]。为此，本文对钢筋混凝土带“～”字形隔
板的圆筒仓受内外温差所产生的温度应力进行有
限元分析，以供工程设计和相关研究参考。
1 计算模型
某钢筋混凝土带隔板圆筒仓，筒壁支撑，内径
d 一8 m，仓壁计算高度H 一16 m，壁厚h ===0．3
m，隔板厚h 一0．4 m，漏斗高4．0 m，漏斗底开口
半径1．0 m。分析时忽略仓顶对筒仓仓壁的约束
作用，并认为筒壁底端固接，筒仓模型如图1。
本文利用ANSYS对该筒仓进行热应力分
析。ANSYS提供了直接法和间接法l3 两种分析
热应力的方法，本文采用后者进行热一结构耦合
计算，即先采用常规热单元八节点六面体
SOl ID7O进行热分析，然后将热单元转换为相应
的结构单元SOl ID45，并将热分析求得的节点温
度作为体荷载施加到模型上再进行结构应力分
析。筒仓实体模型采用扫掠网格划分(VSWEEP)
功能来划分网格，共有10 492个六面体单元。
图1 筒仓模型图2 荷载工况
筒仓材料参数：混凝土强度等级C30，弹性模
量E 一3、0×10 N／mm ，泊松比0．166 7，线膨胀
系数口一1．0×10一／~C。
2 筒仓温度分布的计算
带“一”字形隔板的圆筒仓根据贮料的使用情
况，可按两种工况荷载组合考虑，即工况1：一格
满料，一格空；工况2：两格均满料，如图2所示。
本文分别计算在这两种不利情况下，仓内高温水
泥熟料所引起的温度应力。
取靠近简仓仓壁且厚度等于壁厚的水泥熟料
作为隔热层，按平壁结构的稳定热传导原理计算
仓壁内外表面的温差[4]，如图3所示。水泥熟料冷
却后的温度取为ty一1O0 C，仓外冬季大气温度取
为t 一一2OC，仓壁和隔热层内外表面的吸热、敢
热系数分别为一33，ak===2O，热传导系数一
1．OO，九一1．34 Es3。