除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法技术方案

本发明专利技术公开了除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，属于结构工程技术领域。本发明专利技术提供了一种除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，此方法可用于设计由撑杆和连杆共同组成的柔性支撑系统且设计可靠合理，在设计除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统方面有极高的应用前景。

Design method of the flexible support system of the double leg combined section of the dust collector box

【技术实现步骤摘要】
除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法
本专利技术涉及除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，属于结构工程

技术介绍
除尘器是广泛应用于电力、冶金、化工、建材等行业中用以消除烟尘的重要环保装备。烟尘颗粒的捕捉收集均在除尘器箱体内部完成，因此，箱体是除尘器最重要的工艺部件之一。中、大型的除尘器箱体围护结构一般采用加劲墙板-H形截面立柱结构体系或加劲墙板-矩形管截面立柱结构体系。为保证密闭性，加劲墙板-H形截面立柱结构体系或加劲墙板-矩形管截面立柱结构体系中的墙板会与立柱一侧连续焊接连接。当箱体中墙板受到负压和风荷载形成的横向荷载时，墙板上作用的横向荷载会传递分配到立柱上，使得立柱承受横向分布荷载，同时，立柱顶部承担轴向压力，因此，加劲墙板-H形截面立柱结构体系或加劲墙板-矩形管截面立柱结构体系中的立柱实际为一压弯构件，即压弯柱。由于放电距离方面的工艺要求以及承担较大荷载时的强度与稳定性设计方面的考虑，某些除尘器的加劲墙板-H形截面立柱结构体系或加劲墙板-矩形管截面立柱结构体系中的立柱会设计成较宽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：/n步骤一：根据需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱，初步试设柔性支撑系统中中部撑杆的截面积预设值为A

【技术特征摘要】
1.一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
步骤一：根据需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱，初步试设柔性支撑系统中中部撑杆的截面积预设值为A1，截面最小回转半径预设值为i1；确定需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱的立柱总高L、支撑间柱高l以及中部撑杆长度l1的数值；根据上述预设值和数值计算得到柔性支撑系统的初始支撑刚度γ0；
初始支撑刚度γ0按照下述公式计算：



式中，ζ为考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数，E为结构钢材弹性模量，上述公式在计算时取E＝2.06×105N/mm2；
上述数值中，中部撑杆的截面积预设值A1的单位为mm2，中部撑杆长度l1的单位为mm，撑杆截面最小回转半径预设值i1的单位为mm，材料弹性模量E的单位为N/mm2，初始支撑刚度γ0的单位为N/mm；
步骤二：确定需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱柱顶所受轴向压力设计值N，跨中所受横向均布荷载设计值q，根据轴向压力N、横向均布荷载q、单肢压弯柱线刚度K、支撑间柱高l、柔性支撑系统的支撑刚度γ以及中部支撑的数目n计算得到单肢压弯柱的最大支撑力F；
最大支撑力F满足下述公式：
F＝γΔmax；
式中，Δmax为最接近跨中的支撑处单肢压弯柱挠度，当支撑数目n≤2时取Δmax＝ΔAB，当支撑数目n＞2时取Δmax＝ΔAC，上述公式在初步计算时取γ＝γ0；
步骤三：要求连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2不超过连杆钢材强度设计值f2，根据连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2计算得到连杆截面模量W2的下限值；令柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT大于等于柔性支撑系统对单肢立柱提供的支撑刚度要求的下限值γcr，根据柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT计算得到连杆的截面惯性矩I2的下限值；根据连杆绕其弯曲轴线的截面模量W2和连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I2的下限值初步确定连杆的截面规格；
连杆绕其弯曲轴线的截面模量W2满足下述公式：



式中，l2为连杆长度，为连杆作为受弯构件时的整体稳定系数，上述公式在初步计算时取f2根据连杆所用钢材的钢材牌号确定；
柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT满足下述公式：



式中，η为连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向压缩柔度的比值，FE为中部撑杆的欧拉临界力；
中部撑杆的欧拉临界力FE满足下述公式：
FE＝π2EA1/λ12；
式中，λ1为中部撑杆的长细比；
中部撑杆的长细比λ1满足下述公式：
λ1＝l1/i1；
连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I2和连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η满足下述公式：



上述数值中，连杆长度l2的单位为mm，连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I2的单位为mm4，连杆绕其弯曲轴线的截面模量W2的单位为mm3，柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT的单位为N/mm，柔性支撑系统对单肢立柱提供的支撑刚度要求的下限值γcr的单位为N/mm，最大支撑力F的单位为N，中部撑杆的欧拉临界力FE的单位为N；
步骤四：根据步骤三初步确定的连杆截面规格得到连杆绕其弯曲轴线的截面模量W2和截面惯性矩I2的实际值；根据步骤三初步确定的连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I2的实际值计算得到连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η以及柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ；将柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ代入步骤二中重新计算得到最大支撑力F；将重新计算得到最大支撑力F代入步骤三中重新验算连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2和柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT是否满足要求，并且，根据重新计算得到最大支撑力F验算中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr是否满足要求，其中，计算连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2时，连杆作为受弯构件时的整体稳定系数应根据连杆截面规格确定；若连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2不满足要求，则需要更换更大截面的连杆，以更大截面连杆绕其弯曲轴线的截面模量W2’替换原设计连杆截面模量W2，若柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT和中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr中有一项不满足要求，则需要更换截面更大的中部撑杆，以增大后柔性支撑系统中中部撑杆的截面积确定值A1’替代柔性支撑系统中中部撑杆的截面积预设值A1，以增大后中部撑杆的截面最小回转半径i1’替代中部撑杆的截面回转半径预设值i1，并重复步骤一到步骤四，直至连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2、柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT和中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr均满足要求；
柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ满足下述公式：



连杆的受弯整体稳定计算应力σcr2需满足的要求如下：



连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η满足下述公式：



柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γT需满足的要求如下：



中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr需满足的要求如下：
2F≤Fcr；
中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr满足下述公式：



式中，为中部撑杆的轴压整体稳定系数，根据中部撑杆长细比λ1和其截面分类确定，f1为中部撑杆钢材强度设计值，根据中部撑杆所用钢材的钢材牌号确定；
上述数值中，中部撑杆钢材强度设计值f1的单位为N/mm2，中部撑杆的轴压整体稳定承载力Fcr的单位为N。


2.如权利要求1所述的一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，所述柔性支撑系统的材料为Q235钢材或Q345钢材，所述中部撑杆为轴心受压钢构件的整体稳定的a类截面或b类截面。


3.如权利要求2所述的一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，当柔性支撑系统的材料为Q235钢材且中部撑杆为轴心受压构件的a类截面时，考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数ζ满足下述公式：



当柔性支撑系统的材料为Q235钢材且中部撑杆为轴心受压构件的b类截面时，考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数ζ满足下述公式：



当柔性支撑系统的材料为Q345钢材且中部撑杆为轴心受压构件的a类截面时，考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数ζ满足下述公式：



当柔性支撑系统的材料为Q345钢材且中部撑杆为轴心受压构件的b类截面时，考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数ζ满足下述公式：





4.如权利要求1-3任一所述的一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，当n＝1时，最大支撑力F满足下述公式：
F＝γΔAB；
式中，ΔAB为中部支撑处单肢压弯柱挠度，上述公式在初步计算时取γ＝γ0，在确定中部撑杆的截面规格以及连杆的截面规格后取
中部支撑处单肢压弯柱挠度ΔAB满足下述公式：



式中，C和S为单肢压弯柱的抗弯刚度系数，MFBA为一端铰接、一端固接的单肢压弯柱节段的固端弯矩，K为单肢压弯柱线刚度，l＝L/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登峰，赵婧同，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32