“二八灰土”回填地下粮仓浮力预警试验研究

地下结构的浮力多以阿基米德定律为基础进行计算,未考虑周围回填土体。该文以某地下粮仓为研究对象,考虑周围回填二八灰土的实际工况,分别进行直径为400(模型筒A)、500(模型筒B)、600 mm(模型筒C)的室内缩尺模型试验。试验包含纯水试验和回填二八灰土试验。纯水试验结果表明,以阿基米德定律计算的实际浮力与模型筒自重(包含模型筒上部约束反力所折算自重)的理论浮力基本一致,模型筒A、B、C的实际浮力与理论浮力的误差分别为0.03%、1%、3%。在回填二八灰土试验中,通过缓慢注水,利用位移计、压力传感器监测模型筒位移及模型筒上部的约束反力,分析了模型筒整个上浮过程中位移和约束反力的变化情况。位移突变值滞后于约束反力突变值,压力传感器读数发生明显变化而位移计读数未发生明显变化所测量的水位为警戒水位,压力传感器与位移计读数均发生明显变化所测量的水位为实际起浮水位。以警戒水位和实际起浮水位作为理论计算依据,得出警戒水位和实际起浮水位时模型筒自重(包含模型筒上部约束反力所折算自重)作用下理论抵抗浮力及计算所得的实际抵抗浮力。警戒水位时模型筒A、B、C实际抵抗浮力为理论抵抗浮力的1.93、2.43、1.66倍。实际起浮水位时模型筒A、B、C实际抵抗浮力为理论抵抗浮力的2.15、3.36、2.96倍。从安全储备方面综合考虑,回填工况地下粮仓在预警水位时实际抵抗浮力为理论抵抗浮力的1.5倍,实际起浮水位时抵抗浮力为理论抵抗浮力的2倍,研究结果为今后地下粮仓及其他地下结构的抗浮设计提供参考。

粮食筒仓储粮和卸粮状态下的仓壁侧压力试验研究

为了研究粮食筒仓在储粮状态下的仓壁静态侧压力及中心卸粮状态下的仓壁动态侧压力,该研究利用仓身直径400 mm、仓壁高度700 mm的模型筒仓,以小麦为储料,分别进行了100%、80%和50%仓容3种状态下的静态储粮及中心卸粮的侧压力测试试验,并将仓壁压力实测结果与中国、欧洲和美国相关规范的计算值进行对比。试验结果表明:100%、80%和50%仓容时,仓壁静态侧压力实测值与中国规范计算值的偏差率最小,与美国规范计算值的偏差率最大,其中,距储粮顶面600(100%仓容状态)、160(80%仓容状态)和250 mm(50%仓容状态)处的仓壁静态侧压力实测值超过中国规范的计算值,经过修正后,仓壁静态侧压力实测值均小于规范的计算值;仓壁静态侧压力实测值均小于欧洲和美国规范;在相同高径比时,储粮仓容越小,仓壁静态侧压力实测值与各国规范静态侧压力计算值偏差率越大。与中国规范相比,欧洲和美国规范更偏于安全。仓壁动态侧压力试验结果表明:对于相同高径比的筒仓,中心卸粮情况下,在小麦顶面处于整体流动状态时,不同初始仓容卸粮至同一高度时,同一测点的动态侧压力不同,100%仓容卸粮至50%仓容时C1测点(距仓壁下边缘100 cm处)的动态侧压力为3.376 kPa,80%仓容卸粮至50%仓容时C1测点的动态侧压力为1.528 kPa;小麦由整体流动变为管状流动的过程中均出现超压现象,100%、80%和50%仓容的最大超压系数分别为2.76、2.90和2.68;100%、80%和50%仓容出现管状流动状态的高度位置逐渐下降,说明管状流动的出现位置与初始的储粮仓容相关,初始仓容越小,粮食上表面出现管状流动的位置越低;相同卸粮口卸粮时,出粮高度随时间的变化曲线斜率均约为16.1,即卸粮速率一致;下部测点出现动态侧压力峰值的时间滞后于上部测点。试验结果可为筒仓规范的编制修订提供依据,为粮食筒仓设计提供参考。

基于缩尺模型试验的浮力折减计算方法研究

浮力计算是地下粮仓抗浮设计的关键,而回填土中浮力是否折减存在不确定性,以某新建地下粮仓为研究对象,考虑实际工况中灰土的回填,制作3个直径分别为400mm、500mm、600mm地下粮仓模型筒。采用注水上浮的试验方法对它们进行室内缩尺模型试验。试验中用位移计和压力传感器监测模型筒上浮时位移和上部约束反力,通过位移和约束反力分析整个上浮过程中位移和约束反力的变化情况,并由位移和约束反力确定模型筒的起浮水位。通过试验数据和理论受力分析计算得出灰土中地下粮仓浮力折减系数为0.86,试验及计算分析结果对今后地下粮仓抗浮设计具有一定的参考意义。

地下结构浮力计算方法分析

本文以地下粮仓为研究对象,按照阿基米德定律进行浮力计算,通过配重法分析,得出在地下水作用下,地下粮仓浮力影响大的结论;文章结合地下粮仓的地质情况及相关规范,认为应将浮力计算的水-仓模型调整为水-土-仓算模型,为以后地下粮仓抗浮设计研究提供参考。