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散装水泥罐太阳辐射温度对水泥罐钢结构有什么影响

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散装水泥罐太阳辐射温度对水泥罐钢结构有什么影响

目前对太阳辐射作用下水泥罐结构温度场的研究主要集中在混凝土结构方面,而对快速发展的大跨空间钢结构涉及较少,同时钢结构设计规范中对太阳福射引起的钢构件温升的计算方法并没有明确规定,因而对空间钢结构太阳福射作用的研究显得日趋重要。



处于自然环境中的水泥罐钢结构或钢构件,不可避免地受到大气环境的影响,如太阳福射的作用,这种影响随温度的变化而变化,在炎热的夏季,钢构件表面温度可高达60摄氏度,温度荷载常常成为结构设计的控制荷载。

尤其对于大跨度空间钢结构,因其造型独特、体型复杂等特点,给其分析与计算带来了前所未有的挑战,其中太阳辐射作用下空间结构温度场及其温度应力的计算是亟待解决的难题之一。

已有许多学者对太阳福射作用下水泥罐结构温度场进行了相关研究。比较全面地研究了太阳辐射对桥梁顶板、底板等构件温度分布和应力的影响Tong等建立了考虑太阳福射和空气对流换热的桥面板二维模型,并基于试验结果用最小二乘法反演相关参数。

Price等建立了考虑太阳福射的水泥罐体温度分布的一维模型。由于造型的复杂,一维和二维的太阳辐射模型和对流换热等作用下温度场分布规律不适合于分析复杂的空间结构。

水泥罐储存的的原料过多时或长期处于超负荷使用,会出现应力不平衡而造成变形或倾倒的安全事故发生。

通过对带有加劲助和不带加劲助的水泥罐的有限元静力分析比较得出,分别在水泥罐底部焊接不同型号的槽钢加劲肋后,筒仓的整体应力水平下降15%左右,最大位移下降25%左右,随着槽钢型号的加大,应力水平降低也有所增大,但是槽刚型号的增大对降低水泥罐的应力水平影响不是很明显。

散装水泥罐对无加劲助的水泥罐的有限元静力分析发现,作用于仓壁上的物料荷载引起的仓壁的环向应力大于竖向应力,因此采用在水泥罐底部焊接环向加劲助,对于降低整个水泥罐的应力水平和变形效果是明显的。