【摘 要】
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混凝土筒仓作为一种高效的贮料结构被广泛应用。环境温度变化如季节温差、日照温差等都将产生显著的温度效应,筒仓结构随容量与直径增加受力变化更加复杂,甚至运营中的筒仓结构出现了坍塌案例。因此,有必要对大直径预应力筒仓运营期的应力变化、温度变化进行长期监测,分析实测数据并明确运营期温度作用对筒仓受力性能的影响。本文以寒冷地区—石家庄某热电厂新建预应力混凝土贮煤筒仓为研究对象,主要研究内容及成果如下:(1)
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混凝土筒仓作为一种高效的贮料结构被广泛应用。环境温度变化如季节温差、日照温差等都将产生显著的温度效应,筒仓结构随容量与直径增加受力变化更加复杂,甚至运营中的筒仓结构出现了坍塌案例。因此,有必要对大直径预应力筒仓运营期的应力变化、温度变化进行长期监测,分析实测数据并明确运营期温度作用对筒仓受力性能的影响。本文以寒冷地区—石家庄某热电厂新建预应力混凝土贮煤筒仓为研究对象,主要研究内容及成果如下:(1)分析筒仓年度温度监测数据,明确了结构环向与竖向的时变温度变化规律。实测结果表明:结构沿环向温度变化较大,向阳面与背阴面最大温差约为5℃,结构沿竖向高度温度变化较小,温度取值可视为常量。在寒冷地区,《钢筋混凝土筒仓设计标准》(GB 50077—2017)中4.3.7公式计算日照温差时按半圆考虑(180°),按此公式计算结果与实测结果有差异性,建议在设计时内外温差取值应按全圆考虑(360°)不应只考虑太阳日照范围内半圆取值,并提出修订公式。(2)归纳仓壁煤侧压力与钢筋应力实测数据,分析了温度作用下贮料荷载变化对仓壁煤侧压力与钢筋应力的影响。分析结果表明:仓壁煤侧压力在温度作用影响下,储料计算高度9.5m范围内煤侧压力呈线性变化,储料计算高度超过9.5m时煤侧压力呈非线性变化。在高温、满仓、寒流三种工况下钢筋应力变化外侧受温度影响较大,内侧影响较小。环向钢筋应力变化受温度影响较为明显,应力变化伴随太阳移动轨迹;竖向钢筋应力变化影响较小,变化幅度基本一致。钢筋应力变化具体表现为温度升高,应力增大,外侧应力变化过大会引起内侧钢筋应力的波动。(3)采用ANSYS有限元软件建立有限元模型,对整体温升温降,冬季与夏季内外温差,冬季与夏季日照温差六种工况进行热-结构耦合分析,对比分析实测值与有限元计算值,明确了温度与贮料共同作用下仓壁钢筋位置的应力增量变化规律:1)对预应力筒仓进行季节温差和贮料侧压力的热力耦合作用分析,考虑季节温升与季节温降两种不同的情况,整体温升对结构影响较小,整体温降对结构影响较大。季节温差应考虑到跨季节温度变化;2)对预应力筒仓进行内外温差和贮料侧压力的热力耦合作用分析,考虑冬季与夏季两种不同的情况,夏季内外温差作用对结构应力影响较小,冬季内外温差作用对结构应力影响较大;3)对预应力筒仓进行日照温差和贮料侧压力的热力耦合作用分析,考虑冬季与夏季两种不同的情况,冬季与夏季应力变化同日照轨迹变化,温度升高应力增大。温度分布不均匀性导致应力差异性变化。
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