方形鋼倉的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計

謝慶軍 黃鑫

摘 要：鋼板筒倉廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、化工、農(nóng)業(yè)、電力等諸多領(lǐng)域的散料儲存。相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉而言，鋼板筒倉具有建筑結(jié)構(gòu)自重輕、建設(shè)周期短、投資見效快、有利于生產(chǎn)工藝的變更等諸多優(yōu)點。文章針對北方重工集團工程實際項目中鋁土礦的給料倉，開展了全鋼結(jié)構(gòu)筒倉結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：鋼筒倉；貯料壓力；有限元分析

鋼板筒倉廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、化工、電力、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域的散料儲存。相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，鋼板筒倉具有建筑自重輕、建設(shè)周期短、投資見效快、有利于生產(chǎn)工藝的變更等諸多優(yōu)點。本文針對某輸送系統(tǒng)項目中鋁土礦的給料倉，開展了全鋼結(jié)構(gòu)筒倉工藝結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計。

1 總體工藝流程

料倉前后流程：堆料場中物料通過11YH-CV-O4帶式輸送機將物料輸送到破碎站機房的料倉中。這個料倉分三個口分別向三臺板式給料機卸料，三臺板式給料機再分別向三臺破碎機喂料，如圖1所示。

圖1 料倉工作布置圖

2 系統(tǒng)工作環(huán)境和工作能力要求

2.1 帶式輸送機（11YH-CV-01/02/03/04/05）工作能力及其工藝要求

額定生產(chǎn)能力：2000 t/h

設(shè) 計 能 力：2400 t/h

帶 寬：1600 mm

帶 速：2.5 m/s

工 作 制 度：335天/年，3班/天，5時/班

2.2 礦石性質(zhì)

原料類型： 鋁土礦石

松散密度： 1.3t/m3

物料最大塊度：50 mm

水分含量： 平均9.5%，最大14%

自然堆積角：38°

3 鋼筒倉的總體方案選擇

3.1 鋼筒倉的結(jié)構(gòu)選擇

鋼筒倉按照其幾何型式分為矩形斗倉、圓型斗倉、雙曲線漏斗以及拋物線槽型貯倉等幾種。其各種倉型使用范圍見表1。

鋼筒倉按其結(jié)構(gòu)形式又可以分為兩大類：落地式鋼筒倉和高架式鋼筒倉，其中高架式鋼筒倉可以分為裙承式和柱承式兩種。

表1 鋼倉各種倉型適用范圍

根據(jù)以上分析和實際工程需要，選擇高架式鋼筒倉。

3.2 料倉分岔口處的過渡形式的選擇

料倉分岔口處的過渡形式分為以下三種：

（1）弧線過渡式（見圖2），此種形式包括兩種支撐形式，一種為平臺支撐，另外一種則是采用球鉸支撐。

缺點：過渡段會出現(xiàn)死區(qū)90m3，這部分料由于長時間擱置，容易板結(jié)，最終將形成比折線式更大的錐角。

圖3 折線過渡式料倉結(jié)構(gòu)簡圖

（2）折線過渡式（見圖3），此種形式采用平臺支撐。

缺點：中間料倉的儲存量為1072m3后才可以向兩側(cè)料倉分料。此后還可存料1650m3。

（3）分體式（見圖4），此種形式亦采用平臺支撐。

優(yōu)點：三部分各成一體，互不影響，每個倉體的容積相等，均能對系統(tǒng)產(chǎn)生緩沖作用，工藝流程變換自如。

綜上所述，方案3最佳。

圖4 分體式料倉結(jié)構(gòu)簡圖

3.3 局部結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

傳統(tǒng)鋼倉的橫斷面形式多為矩形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖簡單，但由于豎壁在儲料水平壓力作用下，對相鄰豎壁產(chǎn)生水平拉力，其作用點在豎壁與斜壁的交肋處，并沿豎壁高度呈三角形分布，而且錐斗（倉底）在自重以及儲料垂直荷載作用下，對豎壁底部產(chǎn)生垂直拉力，作用在豎壁與斜壁交肋處，并沿豎壁水平方向均勻分布。斜壁在儲料法向壓力的作用下，對相鄰斜壁產(chǎn)生水平拉力，造成豎壁與豎壁連接處、豎壁與斜壁連接處以及斜壁與斜壁連接處的局部應(yīng)力過大，從而對結(jié)構(gòu)和選材產(chǎn)生影響，而造成不必要的浪費，并且增加了制造和焊接工藝的難度。為了解決這一問題，本論文研究的料倉將側(cè)壁連接處設(shè)計成弧形連接面，卸料口設(shè)計為跑道型法蘭。

3.4 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)以上分析和所選擇的結(jié)構(gòu)方案，確定鋼倉的具體結(jié)構(gòu)： （1）料倉選擇Q345-B鋼，壁厚為30、20mm，頂蓋板厚為16mm，且頂蓋處需適當采用角鋼加強。（2）加勁肋型材為T型鋼，且要求圈焊。（3）在側(cè)壁上需加設(shè)倉壁震動器，外壁上開口，以便人工破拱。（4）襯板采用16mm厚的高錳鋼，栓接固定。（5）單個料倉最大容積為580m3，最大承重754t。（6）最大分片尺寸為10mx2.1mx2.1m。（7）圈梁板厚都為20mm。（8）下側(cè)圈梁支撐可采用部分接觸式。以釋放焊接應(yīng)力及過約束的問題。

4 結(jié)束語

本文通過鋼筒倉主體結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論的分析，對比分析了幾種鋼結(jié)構(gòu)筒倉的設(shè)計方案，最后根據(jù)工程實際需要，確定了鋼結(jié)構(gòu)鋁土礦給料倉的結(jié)構(gòu)，本料倉將側(cè)壁連接處設(shè)計成弧形連接面，卸料口設(shè)計為跑道型法蘭，并進行了詳細的機構(gòu)設(shè)計。

參考文獻

[1]貯倉結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編寫組.貯倉結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[G].中國建筑工業(yè)出版社，1999，12.

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[3]滕錦光，趙陽.鋼筒倉轉(zhuǎn)折環(huán)梁的穩(wěn)定設(shè)計準則[J].空間結(jié)構(gòu)，2000，6（04）：11-20.