套筒烟囱钢内筒结构有限元仿真分析

杨敏 吏璐

【摘要】采用大型有限元分析软件Abaqus，对烟囱钢筋混凝土外筒和钢内筒进行整体建模，通过模拟各个荷载工况，来计算和分析钢内筒在受到外力作用时的内力和变形。

【关键词】烟囱；钢内筒；有限元

引言 钢内筒套筒烟囱因其优越的力学性能，得到火电厂的广泛应用。为确保烟囱结构的安全可靠，开展承载力计算与分析非常必要。有限元作为一种精确的结构计算方法，可以有效的应用在套筒烟囱钢内筒结构承载力计算中。本文选取某烟囱工程，对烟囱钢筋混凝土外筒和钢内筒进行整体建模，通过模拟各个荷载工况，来计算和分析钢内筒在受到外力作用时的内力和变形。

1、 计算模型

1.1 几何模型

自立式钢内筒套筒式烟囱由外筒和钢内筒组成，外筒为钢筋混凝土结构，内筒为钢结构，烟囱高240m，钢内筒有效内直径为9.2m。烟囱外筒为钢筋混凝土结构，高度为237m，最低处（0.0m）半径为10.75m，最高处（237m）半径为6.85m，中间段按不同的坡度变化。钢内筒和混凝土外筒由止晃装置连接，在高程60m、140m和225m设置有止晃装置。

1.2材料参数

外筒壁混凝土采用原设计强度C40，内筒壁钢内筒采用Q345B材质，均采用线弹性本构模型。C40混凝土重度取25 KN/m3，弹性模量取32500 MPa，泊松比为0.2，热膨胀系数为1.010-5。Q345B重度取78.5 KN/m3，弹性模量取210000 MPa，泊松比为0.3，热膨胀系数为1.210-5。

1.3荷载

烟囱承受的主要荷载包括结构自重、温度荷载、风荷载及地震作用。自重计算时，对各构件赋予材料密度，在程序中通过定义竖向重力加速度来计算结构自重。对于温度荷载，取20°C参考温度为初始温度，钢内筒正常烟气温度为50°C，非正常烟气温度取瞬间排烟最高温度150°C，分别计算正常温度和异常温度状况下结构受温度荷载产生的内力和变形。……