超大型钢-索-竹组合式筒仓中钢索受力机理研究

摘要

筒仓作为一种上世纪兴起的存储工具，现在已经被广泛应用于工业、农业等多个生产、生活领域。尽管现在常用筒仓的研究已经趋于成熟，但现有筒仓体系仍然不能满足储存需求。因此，迫切需要开展深入研究以适应新形式、新阶段的要求。以此背景，课题组提出了新型筒仓即超大型钢-索-竹组合式筒仓结构以满足超大型筒仓结构和粮食安全储备的要求。
　　本文首先进行了钢索－筒仓缩尺模型在不同卸料方式及钢索不同布置方案下的卸料试验，对其卸料特点进行分析总结；其次，在研究仓壁刚度与钢索索力的关系基础上，对钢索（通风管）上储粮荷载理论计算公式进行研究并通过试验结果和有限元反分析结果进行验证；最后，利用有限元软件建立筒仓模型，进行钢骨架选型，并进一步对超大型钢-索-竹组合式筒仓中钢索的方案进行优化分析，最终得到较优的钢骨架结构、钢索布置方式及索的截面、预应力大小等，形成超大型钢-索-竹组合式筒仓结构体系较优的方案。
　　本文主要结论如下：
　　（1）筒仓卸料的形式主要分为管状式和整体式流动，这两种形式在卸料过程中交替出现，直至卸料结束；
　　（2）钢索在筒仓结构中的索力变化与筒仓的仓壁刚度呈线性关系；相同的预应力下，仓壁刚度越大，卸料零时刻的钢索索力值越大；
　　（3）组合式筒仓分析中，应考虑钢索索力动力荷载放大系数η。不同的钢索布置方案在卸料过程中，钢索索力会产生不同的动力荷载放大系数η，其范围为1.01~1.26，本文建议η取值1.3。
　　（4）试验结果和有限元反分析结果表明，钢索（通风管）上储粮荷载理论计算公式可采用散粒体对埋深不大的管道压力简化计算公式。
　　（5）钢索与钢骨架结构构成一种刚柔并济的自平衡体系，通过对钢索施加预应力可主动调节筒仓结构的内力和变形，可以很好的约束筒仓的变形；
　　（6）在对钢骨架结构进一步优化基础上，在筒仓4.5m~16.5m高度范围内，布置5层钢索（隔跨错开）布置的方案较优，其变形与应力结果均较为理想。

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2现有筒仓分类和钢筒仓的优势

1.3钢筒仓研究的意义

1.4国内外筒仓研究现状

1.5目前研究的不足

1.6超大型钢-索-竹组合式筒仓简介

1.7 本文的主要工作

第二章 钢索-筒仓试验准备及现象分析

2.1概述

2.2试验前期准备

2.3 试验过程模拟及方案制定

2.4 对称卸料现象分析

2.5偏心卸料现象分析

2.6 本章小结

第三章 钢索-筒仓试验结果分析

3.1概述

3.2试验结果分析

3.3 本章小结

第四章 储料对埋入筒仓的钢索作用机理研究

4.1概述

4.2仓壁刚度对钢索索力影响研究

4.3储料对埋入筒仓钢索作用理论研究

4.4储料对埋入筒仓钢索的作用公式验证

4.5本章小结

第五章 超大型钢-索-竹组合式筒仓结构选型研究

5.1 概述

5.2.钢骨架初步选型

5.3钢索对筒仓结构的影响分析一（ANSYS）

5.4 钢索对筒仓结构的影响分析二（SAP2000）

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1主要结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文