后张拉预应力混凝土结构 45,000 吨储糖仓结构分析

资料

Strand7 Pty Ltd公司 工程咨询部 实施了对45,000吨储糖仓的有限元分析。筒仓内径40米，总高44.1米。筒仓壁由35公分厚混凝土建造并在直径方向相对的扶墙之间实行后张拉工艺施工。共有四块扶墙相隔90度排列。环向腱随壁高度而变，第一根腱锚于东西二扶墙内，第二根腱锚于南北二扶墙内，如此交替直至壁顶。

每根仓壁腱由一束19根直径12.5毫米特级低松弛、预拉过的钢筋组成。钢筋束封装于聚乙烯材料管中。钢筋束原定后张拉直到2,515千牛顿，锚具摩擦损失6%张拉力。沿钢筋束至两相对扶墙中点间长度上设计有摩擦损失为16%.

所建议的每两根环梁内钢筋束都后张拉直2,530千牛(即每圈环梁5,060千牛)，沿钢筋束至两相对扶墙中点间长度上设计有摩擦损失为19%.

工作内容

分析的主要目的是评估在筒仓新开两个门的情况下环梁的效用。在地面板上的开门需要剪断三根预应力腱。

分析的另一个重要目的是确保在施工过程的每一步和其后的步骤中，模型能够说明应变的累积状态。也就是说，储仓壁和环梁在每个施工阶段中的应变状态都要被适当地叠加到下一建造阶段中。

施工顺序

1.       空的储仓－只受扶墙荷载(阶段1)。

2.       建造下部和上部的环梁。

3.       对下部环形梁进行后张拉(阶段2)。

4.       对上部环形梁进行后张拉(阶段3)。

5.       切断腱以打开两个新的通道门(阶段4)。

6.       在储仓中灌入糖(阶段5)。

模型

对储仓结构模型通常施加圆周线荷载(呈放射状地朝内作用)进行分析。为了精确估计每个建造过程的应变累积状态，可以使用一个替代的施加腱荷载的方法。使用该技术模拟储仓壁中的每一根腱(总共80根)。每根环形梁中的两个腱用一根腱模拟(但施加了等效的后张力荷载)。所有后张拉腱和环形梁中的腱都用桁架单元模拟，并赋予相应的E和A值。

储糖仓的有限元模型由梁单元(模拟后张拉腱、上和下环梁及圈梁)、薄壳单元(模拟仓壁)和体元(模拟扶墙)组成。

网格过度基于腱的间距(随仓墙的高度而变化)。一般来说，网格过度产生接近于正方形的面元网格。由于储仓的基础是圆形桩基的连续基础，在储仓底部采用了铰结条件。

用梁单元及相应的E、A、I11、 I22、 G和 J值模拟 环梁。利用杆单元对这些梁作了相对于墙芯的偏移。

对锚固于扶壁的腱中的拉力通过指定预拉力属性实现。通过线性静力求解器求出腱的拉应力分布。通过调整每根腱的预应力值的大小直到获得准确的后张拉应力值(容许误差0.01%)。偏移梁功能用来模拟相对于筒壁中心线的腱偏心以允许腱可相对于筒壁滑动。

用轴向均布荷载模拟沿腱长度的摩擦损失。

数据统计

节点数

:

15122

梁单元

:

12222

板单元

:

7248

体单元

:

1304

总方程数

:

62645

结果

用线性静力求解器来分析储糖仓。通过变形的合理性和总应力值、等值线图和局部应力集中对输出结果进行了检查。

和环梁相邻的储仓壁内的最大垂直弯矩通过将环梁两侧板元的高斯点数据外插至节点而得到。

 图中显示了储仓壁和环梁的弯矩图及在地面位置的径向位移分布。