[发明专利]除尘器箱体立柱在横向荷载作用下的抗弯强度计算方法

说明书

本发明公开了一种除尘器箱体立柱在横向荷载作用下的抗弯强度计算方法，工程设计人员可以方便准确地依据本发明提出的公式和相关计算系数表格计算出箱体墙板受横向荷载作用时中间立柱内力最大截面弯矩；考虑墙板与立柱的协同工作，将立柱两侧有效宽度内的墙板作为立柱翼缘的延伸部分组成组合截面，与立柱共同承担弯矩，因此将立柱截面模量乘以一个修正系数γ，通过对多个实施例的有限元计算分析表明，γ可以偏于安全地取值为1.06，由此进行立柱截面的抗弯强度验算。

技术领域

本发明涉及一种除尘器箱体立柱在横向荷载作用下的抗弯强度计算方法，属于结构技术领域。

背景技术

除尘器是广泛应用于火电、冶金、化工和建材等行业中以消除烟尘的主力环保装备，箱体是其中最重要的工艺部件。当箱体围护结构采用带加劲肋的平直钢板墙板—H形(或工字形)截面立柱结构体系时，H形截面立柱一侧翼缘与钢板墙板连续焊接连接，形成受力整体。箱体墙板主要直接承受由于内外温差而形成的空气负压(由外向内作用)和风荷载等横向荷载，由于立柱是墙板两侧的支承边界，这部分荷载会传递到立柱，使得立柱承担横向荷载。对于除尘器箱体进行结构设计时，需要有准确可靠的箱体墙板上直接作用横向荷载时箱体立柱抗弯强度计算方法。目前，工程设计中常用的立柱抗弯强度简化计算方法为：偏于简单和保守地将墙板视作均匀同性的单向受力板，其所受横向荷载均匀分配到相邻两侧立柱上，不考虑墙板和立柱连接后的协同工作，将立柱视作一有跨间支承的受均布线荷载的独立工作等截面多跨连续梁，其最大弯矩M_s可根据线弹性结构力学方法得到。该简化计算方法一是传力机制不够准确，除尘器箱体墙板并非单向传力板，应考虑墙板上加劲肋的传力作用；二是受力载体不够准确，未考虑墙板与立柱的协同工作，将墙板所受横向荷载全部传递至立柱承担，因此这种工程简化计算方法会造成计算内力过大。

发明内容

鉴于以往计算方法的准确度不够，本发明对除尘器箱体立柱在横向荷载作用下的抗弯强度提出了一种更为准确可靠和考虑全面的计算方法。

本发明目的是针对现有除尘器箱体立柱在横向荷载作用下抗弯强度的工程简化计算方法存在的不足，提出一种受力模型更合理、结果准确度更高的抗弯强度计算方法，可以一定程度上优化立柱截面设计。本发明在推导形成过程中，依据实际工程的除尘器构造，适用范围涵盖了小、中、大型除尘器的几何尺寸。

一种除尘器箱体立柱在横向荷载作用下的抗弯强度计算方法，其适用范围为：除尘器箱体墙板为带有加劲肋的钢板，墙板上作用横向均布荷载，墙板与立柱一侧翼缘连续焊接连接，立柱为轧制H型钢、轧制I型钢或者焊接H形截面，立柱为除尘器箱体中间支承立柱而非边缘立柱，除尘器箱体内部对于立柱布置等间距的垂直墙板方向支撑；本发明第一步，不考虑墙板与立柱的协同工作，将上、下相邻加劲肋和左、右两侧立柱围成的墙板区格作为一块四边简支受横向均布荷载作用的独立工作弹性板，求解边界横向反力；第二步，将各区格墙板边界横向反力反向作用到立柱，立柱作为一独立工作的等截面多跨连续梁求解其弯矩；第三步，确定墙板与立柱协同受力的有效部分，视作立柱翼缘的延伸，与立柱组成组合截面，并计算立柱上最大正应力，完成立柱抗弯强度验算。

本发明除尘器箱体墙板受横向荷载作用时中间立柱最大弯矩发生在立柱顶部第一道跨间支撑处截面，其最大弯矩M_t可以按照下式计算：

M_t＝α[(n×a)²pb] (1)

式中，n为立柱每跨间的墙板区格数量；

a为墙板上加劲肋的间距，单位为：mm；

b为相邻立柱间墙板的宽度，单位为：mm；

p为负压和风荷载等横向均布荷载值，单位为：N/mm²；

α为立柱截面最大弯矩的计算系数，见表1～表5。

表1两跨立柱截面最大弯矩计算系数