地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁弹性应力计算公式推导与验证

地下粮仓因其周围地层的低温或准低温环境对保障粮食品质安全具有显著优势,它是构建绿色生态储粮体系的重要技术支撑。结合工程实际提出一种圆形钢板-混凝土组合地下粮仓,该新型地下粮仓的圆筒形仓壁是由钢板和混凝土两种异材组成的钢板-混凝土组合仓壁(薄柱壳),其强度计算决定着组合仓壁的安全性,是首要应该解决的问题。弹性力学经典的受压圆筒应力计算公式对其不适用,为了研究该组合仓壁的弹性应力求解问题,采用地下结构常用的荷载-结构法,将外侧水土作用简化为沿圆筒外侧均布径向压力,引入了3个假设,建立了受均匀外压作用下的双层异材圆筒计算模型。根据弹性力学理论,计算模型的应力边界条件、界面条件和位移单值条件,推导了受均匀外压双层异材圆筒的应力计算公式。以圆形地下粮仓实际工程的结构参数,建立了钢板-混凝土组合仓壁工程算例,利用推导的双层异材圆筒应力计算公式求得工程算例的解析解,采用有限元法得到工程算例的数值解,二者吻合良好,验证了该双层异材圆筒应力计算公式的正确性。推导的受均匀外压双层异材圆筒弹性应力计算公式解决了地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁的应力求解问题,为地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁工程应用提供理论参考。

考虑材料拉压模量不同及应变软化的厚壁圆筒解析解

基于三剪应力统一强度理论和弹脆塑性模型,同时考虑材料拉压模量不同及应变软化、中间主应力效应,推导了单层厚壁圆筒均匀内压与塑性软化区半径的关系、双层厚壁圆筒均匀内压作用下的弹脆塑性极限承载力,分析了参数b、c、半径比r_(b)/r_(a)、材料的拉压模量系数λ对双层组合厚壁圆筒的影响特性。通过算例分析表明:双层组合厚壁圆筒弹性极限承载力P_(emax)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随材料的拉压模量系数λ增大而减小;对理想弹塑性材料,脆塑性极限承载力P_(u1)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随半径比r_(b)/r_(a)的增大而增大,与材料的拉压模量系数λ无关;对其它材料,脆塑性极限承载力P_(u3)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随材料的拉压模量系数λ增大而减小。三剪应力统一强度理论解包含了Mohr-Coulomb解及双剪统一强度理论解,还能得到一系列化的新解,对单层和双层组合厚壁圆筒的设计及应用具有参考价值。