自然通风冷却塔在风荷载作用下极限承载力分析
随着我国现代化建设不断深入，自然通风冷却塔建造数量越来越多，出于安全考虑，为了验证非线性因素在冷却塔承载力分析中的重要性，本文依托杨凌华电冷却塔实际工程项目，对冷却塔进行非线性极限承载力分析。通过有限元软件建立冷却塔模型，先对冷却塔进行特征值屈曲分析，得出对应的临界风载荷，再考虑材料非线性，几何非线性和几何刚度，对冷却塔进行在风荷载作用下的极限承载力分析。 本研究主要内容包括：⑴塔筒运用分层壳单元来准确模拟出环向和子午向钢筋层以及混凝土层的分布，运用ABAQUS有限元软件中的纤维梁单元来模拟冷却塔X支柱，调用用户子程序中的核心字命令在梁单元中插入钢筋；钢筋釆用用户子程序中的弹塑性随动硬化单轴本构模型，混凝土来用忽略抗拉强度的混凝土模型。⑵塔筒上风荷载根据荷载规范进行选取，因为X支柱上有“冷却塔三角”和百叶窗，本文按照百叶窗关闭时（即风荷载最大时）考虑X支柱上风荷载的选取，并且等效到对应的支柱上。对冷却塔进行动态特性分析，得出前几阶自振频率和振型，和同类工程进行对比分析，所得的结果相似，且质量参与系数大于90％。⑶在不考虑非线性因素的情况下，对冷却塔进行风荷载和自重组合工况下的特征值屈曲分析，得出冷却塔各阶屈曲模态和屈曲系数，计算出临界风荷载。此时的荷載因子为42.5，即临界荷载为G+42.5W。⑷考虑材料非线性、几何非线性以及几何刚度对冷却塔进行非线性承载力分析，得出观测点的荷载-位移曲线，计算三种非线性情况下冷却塔的临界荷载为G+2.21W。总结得到0度子午线上，塔筒喉部的承载力最低，X方向的位移最大；45度子午线上，塔筒上环梁处的承载力最低，X方向的位移最大。⑸将特征值屈曲分析结果和非线性屈曲分析结果进行对比分析，得出考虑非线性因素极限承载力比线弹性承载力下降了19.23倍。说明了考虑非线性因素的重要性，为实际工程提供理论参考。
通风冷却塔;柱壳结构;风力荷载;结构动力学
西安理工大学
硕士
结构工程
张俊发
2016
中文
TU333;TU311.3
69
2018-05-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）