大直径筒仓刚性滑模平台优化设计研究

摘要

近些年随着煤炭工业发展，建造的贮煤仓直径不断增大，数量不断增多，筒仓施工平台的设计和施工也随之增加。大直径筒仓采用刚性平台施工方案时，施工荷载和仓顶结构（锥壳、上环梁等）自重对刚性平台的内力、变形有较大影响。筒仓刚性平台的传统设计方法是将辐射状空间结构平台简化成平面结构分析设计，难以反映刚性平台在筒仓整个施工过程中的受力情况。因此，对筒仓刚性平台进行整体研究是必要的。
　　本文以山西司马矿35米大直径筒仓工程为研究背景，参考国内外相关研究资料，对筒仓刚性平台整体模型的建立进行了相关研究，通过运用SAP2000有限元软件对整体刚性平台进行施工模拟分析，并对其重点构件实施了现场应力监测，模拟结果与监测数据相符合，由此得出验证了筒仓刚性平台有限元模拟建立时参数选取的合理性。结合监测数据和有限元分析结果，提出一种新的平台设计方案，新方案在桁架下加设预应力钢索形成索桁架结构，应用SAP2000有限元软件对新平台方案进行模拟分析，新平台设计方案具有平台自重轻，耗钢量低等优点，同时承载力相应得到提高。相对于传统刚性平台减少了仓顶结构分层施工次数，从而缩短了施工工期，并且在筒仓施工阶段可以通过实时监测预应力钢索掌握平台受力情况，为大直径筒仓刚性平台设计提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 滑模施工国内外研究现状

1．2．1 滑模施工技术国外研究现状

1．2．2 滑模施工技术国内研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 司马煤矿筒仓刚性平台施工过程有限元模拟分析

2．1 司马煤矿筒仓工程概况

2．2 有限元法简介

2．2．1 有限元法概述及基本原理

2．2．2 有限元法分析过程

2．3 滑模平台有限元模型

2．3．1 SAP2000简介

2．3．2 平台模型单元选取

2．3．3 有限元模型建立

2．4 刚性平台施工加载

2．4．1 有限元模拟施工加载方案

2．4．2 平台桁架节点从属面积计算

2．4．3 平台荷载统计

2．5 有限元模拟结果分析

2．5．1 应力分析

2．5．2 变形分析

2．6 本章小结

第3章 司马煤矿筒仓刚性平台监测及对比分析

3．1 司马矿筒仓滑模平台监测系统设计与研究

3．1．1 滑模平台监测系统设计基本原则

3．1．2 试验测试的主要内容

3．1．3 监测仪器设备选用

3．1．4 监测方案

3．1．5 监测流程

3．2 监测结果及分析

3．2．1 仓顶施工阶段应力应变监测结果与分析

3．2．2 变形监测结果及分析

3．3 模拟值与监测结果对比

3．3．1 有限元分析与监测结果对比一

3．3．2 有限元分析与监测结果对比二

3．4 平台竖向位移模拟与实测对比分析

3．5 本章小结

第4章 筒仓刚性平台优化设计

4．1 筒仓刚性平台优化方案

4．2 优化方案设计步骤

4．2．1 滑模施工阶段设计步骤

4．2．2 仓顶结构施工阶段设计步骤

4．3 有限元模拟分析

4．3．1 施工方案制定

4．3．2 设计计算

4．3．3 模型建立

4．3．4 平台静力分析

4．4 优化方案经济性分析

4．4．1 施工平台成本对比

4．4．2 平台技术经济对比

4．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文