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大型重载支承结构在电力等工程中有较多的应用,石灰石粉仓是火电厂脱硫系统中主要大型结构之一。粉仓的料斗通常采用钢筋混凝土筒体支承体系,该体系施工复杂、工期较长、材料用量大。开发研究钢管混凝土支承体系来代替钢筋混凝土筒体支承体系,可大幅度地节省材料、减轻结构自重、缩小结构尺寸、施工方便、工期缩短,可取得十分显著的经济效益。本文以华东地区某火电厂的石灰石粉仓为工程背景,研究采用钢管混凝土柱和钢管支撑构成独特的新型支承体系,以钢管混凝土框架、支撑构件和料斗共同构成空间支承体系取代目前常用的钢筋混凝土简体支承体系,以适应当前加快电力建设的需要。
本文运用大型有限元软件ANSYS进行工程研究建模与分析,主要包括以下内容:建立支撑布置形式不同的粉仓支承体系简化模型,通过对六种模型的结构受力分析和材料用量计算,确定最合适的粉仓支承体系结构方案;按照料斗设计图纸和简化分析选择的支承体系及尺寸进行粉仓整体建模,分析各工况下粉仓的整体受力性能;进行简化分析与整体分析结果的对比分析,研究所提出的简化分析方法的合理性;对新型重载支承结构和传统支承体系做经济效果对比分析。
本文所开发设计的新型粉仓支承体系结构,目前已经应用于实际工程,研究成果拓展了钢一混凝土组合结构尤其是钢管混凝土结构的应用领域,另外,此种粉仓支承结构也可运用于其他大型重载支承结构,具有重要的实用价值和美好的推广前景。