圆库贮料侧压力计算方法研究.pdf

16 CHEMICALENGINEER GDESIGN 化工设计 2015，25(4) 圆库贮料侧压力计算方法的研究 卢育竹 刘 超 徐志刚 方连发 中国五环工程有限公司 武汉 430223 摘要 为了使圆库挡墙的结构设计做到安全可靠、经济合理，对作用于挡墙上的贮料侧压力计算方法进 行了研究。根据圆库内贮料可能发生滑动破裂面的不同位置，将侧压力作用工况分为两种，针对不同作用工 况，采用极限平衡理论推导了相应的侧压力计算公式，并明确采用楔体试算法确定贮料的主动侧压力。考虑到 墙后贮料很难达到主动极限状态 ，挡墙实际承担的侧压力是介于主动侧压力和静止侧压力之间的一个值，故对 主动侧压力系数进行了修正 ，参考相关规范给出了修正系数建议值。算例分析表明，按前述公式计算得到的贮 料侧压力与实测结果符合 良好 ，采用该公式进行挡墙设计将会更加经济。 关键词 圆库 挡墙 侧压力 极限平衡理论 大直径圆形仓库 (简称 “圆库”)具有 占地面 问题。《钢筋混凝土筒仓规范》GB50077—2003附 积小、容量大、运行方式简单、系统调度灵活、 录C公式是库伦土压力理论在大直径浅圆仓结构 不会对环境造成影响等突出优点，在化工、电力、 中的应用推广，它根据筒仓 的实际形状，利用极 煤炭、建材等领域得到广泛应用。如印尼某磷酸 限平衡理论推导了贮料的侧压力计算公式 qJ。 项 目磷矿库就采用了圆库这种结构形式，其直径 筒仓的卸料点位于其中心，而圆库的卸料点是位 为80m，主要包括钢筋混凝土挡墙、堆取料机、球 于圆库 中心与挡墙之间的某处，两者形成的贮料 形网壳、入库栈桥、地下廊道等部分，剖面见 堆放形状是不同的，所以筒仓规范附录c公式也 图1。 不能直接用来计算圆库贮料的侧压力。鉴于以上 情况，本文拟对圆库贮料侧压力计算方法进行研 究，推导相应的计算公式，并与实测结果进行比 较分析，以便为相关工程设计提供参考。 1 贮料侧压力作用工况的分析 根据圆库内贮料发生滑动破裂面的不同位置 ， 可将贮料侧压力作用工况分为两种，见图2。图中 虚线表示贮料破裂面，0为破裂面与墙背的夹角， 图 1 印尼某磷酸项 目磷矿库剖面图 即破裂角；0 为临界破裂角，即墙底至锥顶的连 贮料侧压力是圆库挡墙承担的主要荷载，其 线与墙背的夹角。 计算正确与否关系到挡墙结构设计是否安全可靠、 工况一：破裂面通过中锥堆 (卸料点至圆库 经济合理。目前，圆库贮料侧压力的计算还没有 中心)，破裂角 00。。 规范可依，可以借鉴的方法有两种，库伦主动土 工况二：破裂面通过边锥堆 (卸料点至挡 压力公式…和 《钢筋混凝土筒仓规范》GB50077 墙)，破裂角 0≤0。 — 2003附录C公式 J。库伦土压力理论是假设墙 根据几何关系，0。有如下关系式： 后土体处于极限平衡状态并形成一刚性滑动楔体， cot00=H／b+ta (1) 根据楔体的静力平衡条件推导得出土压力的计算 理论，它适用于平面应变问题。对于圆库而言， 式中，H为