钢板带加固落地式钢筒仓后强度及稳定性研究

摘要

落地式钢筒仓是一种存储粒状、粉状等松散物料的立式仓库容器,广泛应用于水泥、冶金、煤炭、电力、粮食等诸多领域。相对于钢筋混凝土筒仓,其具有构造简单、施工方便、造价低等优点。
　　 钢筒仓作为一种组合式旋转薄壳结构,其受力行为、破坏准则十分复杂。在储料产生的竖向摩擦力作用下,筒仓仓壁很容易发生屈曲破坏。钢筒仓对于缺陷非常敏感,微小的干扰就有可能产生屈曲变形,比如在下料时储料沿仓壁下滑,储料对仓壁产生的拉力和周向压力可能会出现非对称分布和局部应力集中的现象,最终可导致筒仓的局部屈曲破坏,影响其使用功能。有关资料表明,仓壁钢板在厚度转变处应力极易产生突变,且应力水平较高,与强度设计值和稳定临界应力较为接近。当钢板存在缺陷时,其承载力下降,致使钢板所受应力水平超过承载力而屈曲变形。
　　 我国的钢筒仓大都采用薄钢板卷制或是装配而成,其径厚比大,稳定性差,筒仓事故时有发生。为了确保钢筒仓的使用安全性能,并延长使用寿命,有必要对其进行检测,对存在安全隐患的筒仓进行加固处理。传统的方法是在仓壁的表面位置焊接加劲环梁。本文采用将钢板带粘贴至仓壁关键部位来提高钢筒仓的强度和稳定性。粘钢加固补强技术在各类工程中已得到广泛应用,与在仓壁上焊接加劲肋相比,粘钢板带加固筒仓具有许多优点,避免产生应力集中、残余应力,且钢板的物理力学性能为各向同性,受力性能好等优点。
　　 本文以钢板带加固落地式钢筒仓为研究对象,依据规范验算校核原筒仓的强度及稳定性,并采用数值分析的方法,包括静力分析、特征值屈曲分析、几何材料双重非线性分析,对加固前后钢筒仓的强度及稳定性能进行了系统的对比研究。研究表明,在钢筒仓的中下部,采用环向粘贴一定厚度、高度的钢板带能够有效提高筒仓的强度及稳定性能,并详细分析了粘贴钢板带厚度、高度、粘贴位置的改变对筒仓的影响。结果表明,钢筒仓的强度及稳定性随着粘贴钢板带厚度和高度的增加而增加,其中,增加其厚度要比增加高度对提高筒仓的强度和稳定性有效。纵向粘贴比环向粘贴对提高筒仓的稳定性能更有效,但是纵向粘贴钢板带由于钢板宽度的限制,施工存在一定难度。且纵向粘贴钢板带不及环向粘贴钢板带对提高筒仓的强度更为有效。