储料荷载下超大型钢筒仓自调节传力路径研究

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筒仓结构广泛应用于工业、农业等多个生产、生活领域,特别是在粮食存储方面发挥着重要作用。粮食安全、生态存储是国家经济发展和社会和谐的基础。目前常用的粮食钢板筒仓的仓容很难满足需求,本文面对国家粮食发展战略和粮食筒仓发展趋势,提出了新型筒仓即超大型圆台状钢-索-竹组合式筒仓结构,它不仅受力性能合理高效,而且能提供良好的温控性能。首先,以五种主要粮食散料的内摩擦角及其与竹材仓壁板的摩擦系数试验为基础,给出了五种主要粮食散料与竹板的摩擦系数值,并通过有限元对比分析对超大型筒仓钢骨架结构体系进行选型分析,得到较优的钢骨架结构布置方式及构件截面尺寸;其次,对预应力拉索结构在筒仓中的自调节传力路径进行研究,得到较优的钢索布置方式及索的截面、预应力大小等;然后,对圆台状筒仓结构受力机理进行研究,推导并验证了仓壁侧压力计算公式,分析了圆台状筒仓仓壁倾角对储料荷载的影响规律;最后,将竹材仓壁板、钢骨架结构、预应力拉索及圆台筒仓共同作用,形成超大型圆台状钢-索-竹组合式筒仓结构体系,并对其进行储料荷载受力机理分析,得到较优的结构布置。通过以上一系列研究,主要结论如下:(1)五种主要粮食散料与竹板的摩擦系数比与钢板、混凝土板的摩擦系数都小;(2)钢骨架结构能够很好的约束筒仓的整体变形,且与普通钢板仓相比更节约钢材;(3)拉索与钢骨架结构构成一种刚柔并济的自平衡体系,通过对拉索施加预应力可主动调节筒仓结构的内力和变形;(4)圆台状筒仓牺牲了部分容量,但仓壁侧压力明显比圆柱状筒仓小;(5)超大型圆台状钢-索-竹组合式筒仓可通过多种途径的共同作用来主动调节自身传力路径,使筒仓整体受力更合理。
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