附录C【 大型圆》形浅仓贮《料压力计《算公式
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C.1【 , 贮料压力的计【算
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C.《1.1 》大型圆形浅仓—或大直径《筒仓由于《其直径较《大仓:。顶结构已《不可能再使》用普通的梁》。板构件通《常都采用大跨度空间!格,。构或壳体结构在仓】壁顶面?至装料?点的高度范围内将会!形成较大的有用空间!这种筒?仓大多是在仓顶中】心单点装料因此【在,仓壁顶面至装料点将!形成:较大的圆《锥料堆这种贮料【工,况与一?般的小型浅仓对仓壁!产生的贮料压力显】。然不同因此不能再】使用小型浅仓—贮,料压力的《计算方法为此本【附录:根据可能出现的【贮,料工况给《出了:简,便的计算公》式;各种物料除具有!不同的内《摩擦外?也具有与《其他不同物体的外摩!擦如物料对混凝土】、砌体?、钢:铁等构件的》。摩擦(外摩擦)【这种摩擦不属于物】料自:身之间摩《擦,(内摩擦)与其相】接触构?件的刚?性光:滑或粗糙程》度及:物料本?身,的粒径组《成及粘结特性有关】若贮料的《外摩擦大于内—摩,擦,则在卸料过程中【将有大量的贮料粘贴!在仓壁上同》时还将影响》贮料对仓壁侧—压力水平分力的大小!因此为得到筒仓【。设计最?不利:贮料荷载《也就是说在》计算筒仓环》向拉力时《假定外摩擦为零【忽略外摩擦的作用才!能得:到,贮料:。对仓壁压力的最大的!水平力当筒仓需要】。计算竖向作用效应时!外摩擦对仓壁—产生的?摩擦力就不应—忽略可?以很简单地将最大】水平力作为》作用在仓《壁,上的:法,向力乘以外摩擦系】数,即,可得到?相应的摩擦力—这也是支挡》结构设计《时经常采用的简【。化,方法它有利于提【。高结构的可靠—度大型圆形浅仓的】仓壁实?际上也是一》种支挡结构
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C.《。1.:2 小型浅仓贮】料压力的计算以往】近似的采用挡—土墙主动土压力理论!墙背假?定是光?滑直立?的墙:面这种计算是库仑】理论的平面问题【在小:型浅仓?设计时尤《其是对于矩形—浅仓基本可以—符合或满足设计【要求追求过细的精确!计算结果《对实际工程意义【不大但对于大—型,圆形浅仓再采用这】种计算方法就与实际!受,力条件不符;—圆形浅仓及圆—形深仓的仓壁是【。轴对:称旋转薄壁筒壳其曲!率,半径再大也是有【限,的贮料滑动体对仓】壁产生的侧压力应属!于散体?结构力学的》空间问?题应建?立,。贮料在半无》限空:间中滑动《微元体极限》平衡力系的微—分方:程且:令其导数等于零【的理论计算作用在】仓壁单位曲面—上贮料滑动微元体】的力系如图6—所示
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《 散?体的半无限空—间理论在土》力学中?被广泛引用库仑在1!773年、朗金在1!875年创》立的土力《学经:典理论就是》以散体的半无—限空:间,理论为基础建—立,的在支挡结》构的设计中使—用至今筒仓的—仓壁虽不同于—平面挡墙但》也是支挡结构—要将散体的空间受力!状态转?化为平面问》题并应?用在筒仓《工程:中了解?散,体半无限空间—理论的原理是非常】必要的
! 《。散体半无限空间理论!的原理为在半—无限空间体系—中散体物料的—变形常数E和—横向:变形系数μ(泊松】。比)及其《他物理参数是—同性的应力》与变形是《线性关系空间—中同一深度处的荷载!是相同的在此—条,件下散体空间某点】单元体Z《OXY的《应力与?其他各个单元体相】应各点的《应力状?。况也是相同的单元体!ZOXY《散体的应力分—量σ:z、σ?y、τ(区》别于固体力学)【不取决于线性变【形半空间体的变【形,常数E和μ在—此条件下才》可以认定单元体Z】OXY上的应力及变!。形与其?相邻单元体上的【应力及变形是—无关的
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— 散体半无限空间!理论在大量的建筑工!程设计中得到了【广泛:的应用如挡土—墙、条形基础及路基!等可沿其长度方【向(边?缘地段除《外,)的:任何位置处》用两个?平行剖面划分—出建筑的一个—部,分的计算结果—可代表整个》建筑的受力状—态如图7中表示的】其长度远大于宽度的!条形基础、挡土【墙及各种路基—均可取其长》度方向?单,位截:条ZOXY的计算值!代表整体《。结构的计算结—果
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】 挡墙设计理—。。论是散体力学—的一部?分即散体力学—的平面?问题也就是假定【挡墙为?无限:长时可取其中—间的某一单元在以其!。平,面投:影为:矩形的楔形滑动体】极限平衡状态—下,求得代表整体挡墙的!压力通常情况—下在设计挡墙时【为,了得:到最:不利的水平荷载经常!假定直立《挡墙是刚性光滑【的(忽略外摩擦)】当然在计算竖向荷载!时可以考《虑把土体对》挡墙的外摩擦力计入!;对于大型圆—形浅仓直接使用【库仓挡墙理论—计算贮料压》力显然偏《大而:且筒仓仓壁的水平面!也不:是,无限长的直》线墙体筒仓》。中的贮料虽然—属于:。。空间问题但因—其圆周是闭》合的因?此可以认《为是:无边:界的故图7中贮料】微元体的极限平衡】力系按半无限空间】理论计算《也是正确《的,挡土墙背的土—体滑动体与筒仓的】贮料不?同前者的平面投影】是,矩形后者是扇形在筒!仓按薄?壁筒壳样《条理论计算》内力时利用仓—壁单位弧《长上贮料《压力:的计算结果同样【可以代表《筒,仓结构的计算—这就:是建立大型圆—形浅仓贮料压—力计算模《型的理论依据—按,上述原则《。。图7中微元体极【限平衡力《系微分方程的导数】令其等于零即可得】到最大的贮料压【力并取其与同工况挡!墙主动土压的比值】即可得到本标准【附录C中的修—正系:数η:及侧压系数λ—kn这样我们就可极!其简便地利用—铁路工程设计手册】同类工况平面—挡土墙主《动土压力的计算公式!。进行大型圆形浅仓贮!料,压力的计算》有人认为还要在单】元体上增加垂直【于,两侧面的作》用力按散体半无限】空间理论显然是【多余的
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! 要想得到【更精确的解答确实牵!涉复杂的散体力学】。的,很多理论问题这不是!一般设计人》员急切需要解决【的问题况且各种精确!理论也都《是在某些假》定条件下建》立,的其:精确程度也是相对的!
! 在工?程设计时利用前人的!科技成果解决新出】现的问题是编制本】标准:附,录的目?。的我国地质条件的复!杂程:度在世界上》。是独一无二的—我,国,。铁路科技工作者为了!克服铁路工程—的地质灾害》利用:库仑理论推导的各】种工况的平面挡墙】计算公式是》经过大量工程实践】。验证的也是可信【。、严谨及正确—无误的利《用其适用于筒—仓工况?的公式将其修—正转化后成为本标】准,附录:C第2、3种工况(!C.2.2条、C.!2.3条)圆形浅仓!贮料压力的计算【公式是可行》的
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至【。于本标准附录C的第!1种工况《(C.2.》1,条)由于铁路工【程设计?技术手册《路基(中国》铁道出版《社1992年—)没有相应的—公,式可借用《为此必须《直接推导计算公式为!了取得最大水平贮】料压力值工》程,界经常假定仓壁【是直立、刚性—及光:滑的也就是说忽略】贮料的外摩擦对筒仓!环向:力的计算《是有利的当然可以将!仓壁:法,。向最大水平力乘以】。贮料的外摩擦系【。数即可得到贮料【对仓壁的竖》向压力当《计入外摩《擦的作用时》则可:能得到?不同的破裂角θ值不!。同的破裂角反过来又!会影响滑动体体积及!其重:。力的大小从而又【影响到破裂》。面,及仓:壁对滑?动体重力极限平【衡,力系的调整包括破】裂,面上的阻《力及仓?壁对滑动体的—阻力如前所述影响】。本标准?附录C工况》1的因素很》多也很复杂不—能只用调整破裂角】。大小的方法作—为本标准附录C工】况1是否《存在的?唯一理由
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附录中】各工况中《的安息角β不—等于:贮料的内摩擦角φ即!。β≠φ而且应该小于!内摩擦?角,即β<φ这是—铁,路工程设计技术手册!路基(中国铁—道出版社19—。92年)公式中的】限定条件否则不能套!用该附录《。的,计算公式至于安息】角是否一《定比:内摩擦角小》各种文件《及资料?有不同?的看法?。。要了解什么是—安息角什么》是内摩擦角安息【角与内?摩擦角的关》系需:要查看散体》力学的有关论—述
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