單筒煙囪底部要承受較大的彎矩，結構要設計成圓臺形。這樣使得結構底部的面積巨大，需要占用大面積的土地。單筒煙囪一旦遇到煙囪需要檢修停止工作的特殊情況下，就會導致整個工廠或者流水線的停工，造成很大的經濟損失。因此近年來鋼內筒雙筒煙囪得到了廣泛的運用。但對內地中等發達地區或者中小發電廠而言，使用鋼筋混凝土內筒雙筒煙囪相對鋼內筒雙筒煙囪而言要更經濟，取材更方便，成本更低。但鋼筋混凝土雙筒煙囪在遇到檢修，某一單筒停止工作時，兩筒體就會產生較大溫差，筒間產生錯動，使得中間聯系梁和外部圍護結構連接處產生較大的應力。
      連體煙囪將幾個煙囪連接起來，使它們共同抵抗水平荷載作用，這種結構具有較大的空間剛度和側向剛度，可以使結構大道比較高的高度。近年來，連體煙囪選擇圓形截面形式，這種截面形式的缺點在于長軸短軸的慣性矩和抗彎性能相差較大，使得長軸方向的材料利用率較低，造成材料的浪費成本的增加。本文以某發電廠的煙囪工程背景，設計一種截面漸變形式鋼筋混凝土雙筒連體橢圓煙囪，采用有限元分析其受力情況，并與圓截面煙囪進行對比CAE分析。
      已有計算發現，對于雙筒橢圓煙囪，在施加外部圍護結構后，其連接處會產生很大的應力集中，較薄弱，而且占地面積也較大，不經濟。為此，綜合考慮各方面的因素，并借鑒文獻橢圓鋼煙囪的截面形式，我們設計一新的雙筒連體橢圓煙囪，去除外部圍護結構，為了保證筒體與連接梁的一側垂直，外側從上至下截面尺寸漸變。有限元模型及網格劃分如圖所示。
      連體煙囪主要尺寸為：高度為240m，橢圓底部：長軸a為9.8m，短軸b為4.9，壁厚t為0.6m；橢圓頂部：長軸a為5.8m，短軸b為2.9m，壁厚t為0.4m，長軸a為5.8m，短軸b為2.9m，壁厚t為0.4m；兩橢圓形心距離h：頂部h為6.4m，底部為10.4m。材料參數取值：彈性模量E為2.6×e10Pa；泊松比為0.167；密度為2400kg/m3；線膨脹系數α為1×e-5。在橢圓內筒身一側標高0.0m、38.5m、78.5m、118.5m、158.5m、198.5m、233.5m處開設洞口，最底部洞口尺寸為1.2m×2.4m，其余洞口尺寸為1.1m×1.5m。標高每間隔20.000m設置一尺寸為4m×2m的橫梁，橫梁頂部與標高平齊。在7.6m、55.6m、115.6m、175.6m、230.8m截面處提取有代表性的8個節點的應力進行分析。截面選取避開洞口與連接梁處，防止由于應力集中導致不能準確反映筒身應力變化范圍。節點位置如圖所示。煙囪在自重、風荷載和溫度作用下有限元分析。
      根據文獻，分別考慮重力、日照荷載、風載對煙囪的作用，進行有限元分析計算，見圖。
      重力作用下壓應力最大值在煙囪底部，大小為6.59MPa。煙囪在風荷載（X方向）作用下的應力最大值為7.13MPa，位移最大值在煙囪頂部，大小為0.456m；煙囪在風荷載（Y方向）作用下的應力最大值為應力最大值為4.83MPa，煙囪頂部大小為0.365m。上述對于橢圓煙囪的有限元分析，溫度荷載取16.5℃，即煙囪正常運行狀態下的溫差值。考慮到突發事件的發生，煙囪內壁耐火磚溫度遠不止50℃，有可能達到150℃。計算橢圓煙囪在突發事件下的應力場，首先進行溫度場的分析，取耐火磚厚度為12cm，溫度場分析得出混凝土層的平均溫度為31.1℃，即發生突發事件時，煙囪平均溫度為31.1℃。取溫度荷載31.1℃，進行有限元計算，并和自重荷載以及風荷載作用的結果進行疊加，最不利方向x方向結果見表。

                                                                                專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！