落煤筒结构是决定储装运系统能否正常运转的关键环节之一,在国内已经建成的30多个落煤筒结构的设计过程中,主要存在的问题包括:在静侧压力计算时,选煤厂建筑结构设计规范强调静侧压力计算理论应以筒仓贮料压力理论和主动土压力理论作为参照依据,但由于在结构形式和使用工况上的不同,导致落煤筒结构的静侧压力分布与筒仓理论和土压力理论存在很大不同;由于落煤筒结构在使用过程中并非是作为单独结构存在而是内、外侧存有大量堆煤,需进一步研究在地震荷载作用下煤堆对落煤筒结构地震响应的影响规律;煤堆在储煤棚内长时间堆积自燃发火而产生的高温也将对落煤筒筒壁产生严重的危害。上述这些问题导致落煤筒结构存在严重的安全隐患,如该结构破坏将影响整个储装运系统的正常运转,甚至可能造成整个矿井的停产而产生巨大的经济损失。本文以落煤筒结构为研究对象,采用理论分析、模型试验、数值模拟等方法,对不同堆煤工况下落煤筒筒壁静、动侧压力、温度应力的分布规律进行了深入研究,具体研究内容和结论如下:（1）通过对结构模型进行试验测试研究,得到静侧压力和温度应力的分布规律。采用间接测量法对1:40缩尺的落煤筒模型侧压力实测得出,落煤筒结构在内、外满堆煤工况下侧压力分布与选煤厂建筑结构设计规范规定的理论公式计算结果并不相符,且落煤口附近区域的侧压力值明显大于其它区域;外侧煤堆升温对升温区附近的筒壁温度应力影响较为明显,且落煤口附近区域的影响效果略大于其它区域。（2）通过模型试验结果和数值结果的对比,论证了有限元模型的合理性。首次将亚塑性本构理论引入到堆煤的本构建模中,并针对以亚塑性本构模型模拟堆煤、弹塑性本构模型模拟钢筋混凝土材料,以摩擦接触单元为联系的落煤筒模型和筒壁模型的数值分析结果与试验测试结果对比,得出两种结果的整体分布趋势基本相同,进而验证了采用亚塑性本构理论模拟内、外堆煤和整个有限元模型的合理性。（3）利用数值模拟作为模型试验测试工况不足的补充方法,得到多种工况下静侧压力分布规律。建立了8种不同堆煤工况的落煤筒结构、无洞口筒壁结构模型并计算分析后,明确得出了不同堆煤工况下落煤筒结构的侧压力分布规律。且进一步验证了由于落煤口的存在导致落煤筒结构的静侧压力分布规律也均不满足现有的理论公式,且落煤口处应力集中现象明显。落煤口中间区域侧压力总体上的分布规律为沿竖向从上至下逐渐下降并伴随波浪起伏分布,尤其6m至16m高度筒壁的应力变化最为明显。（4）通过对煤堆与落煤筒相互作用体系的研究,得到煤堆对结构地震响应的影响规律。建立了单独落煤筒结构和11种不同工况下煤堆与落煤筒结构相互作用的计算模型,通过对结构进行动力特性计算和对结构输入调整后的EL-CENTRO波进行了时程分析计算,得出了结构动力特性和地震响应变化规律。落煤筒结构内、外堆煤总量对结构的频率和振型影响较大,尤其当堆煤高度达到20m以上更为显著。单独落煤筒结构随着结构高度的增加,加速度和加速度放大系数、层间位移和层间位移角均随着增加,但应力响应恰好相反。而内、外堆煤量的变化对整个结构的地震响应影响较为显著,且随着堆煤量的增多对整个结构体系地震响应的影响均有增加。（5）利用数值模拟作为模型试验升温过程无法达到实际燃点的补充方法,得到落煤筒筒壁温度场、温度应力的分布规律。针对模型试验过程中的加载温度无法达到煤堆自燃时的实际燃点温度,假定外侧煤堆全部或部分自燃前提下,以热传导和有限元理论为依据,对处于煤堆自燃区范围内的落煤筒筒壁进行了顺序耦合间接法热分析计算,得出了煤堆发生自燃的高温对落煤筒筒壁的温度场、温度应力影响较为明显,不容忽视,且沿径向的0.15m厚度范围,沿环向为自燃区以外的12°至15°范围影响较大。温度应力在落煤口附近出现了温度应力集中现象,当自燃温度为300℃时,筒壁的最大应力（拉）已达到2.83MPa,超过了混凝土抗拉强度设计值。将上述落煤筒静动侧压力、温度应力分布规律的研究结论应用到陕西某矿的落煤筒结构工程实例,截止目前,该结构已经经过14个月的正常服役期,累计落煤量已达370.95万吨,并未出现裂缝变形等安全隐患,进一步说明整篇论文对完善落煤筒结构的理论研究作出了积极而有意义的探索,为工程实践提供了有价值的参考依据。该论文有图109幅,表25个,参考文献204篇。