筒仓—贮料—地基系统地震响应研究及优化设计

李树蔚　赵文　国志雨

摘 要 筒仓结构广泛应用于各类散料的储存。为研究地震荷载作用下筒仓-贮料-地基相互作用系统的响应规律，建立了筒仓-贮料-地基相互作用系统动力模型基本方程，通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA3D对不同贮料条件下筒仓的位移及加速度峰值进行数值计算，针对现有设计方案进行了优化并验证了优化方案的可行性。结果表明：结构加速度响应、位移变形和应力响应随输入地震波的增大而增大；筒仓几个典型部位的时程响应运动方向一致；随贮料的增加，筒仓及散料的加速度峰值先增大后减小；现有规范在水平地震作用下筒仓内力计算方面相对较为保守，本文建立的筒仓优化方案正确、合理，可以推广应用。研究成果可为控制和减少筒仓地震灾害提供可靠的理论依据和参考价值。

关键词 筒仓-贮料-地基系统 地震反应 动力特性 动力相互作用 优化设计

中图分类号：TU249.2 文献标识码：A

1筒仓-贮料-地基相互作用系统动力模型基本方程

筒仓-贮料-地基相互作用系统可看作一端固定、一端自由的复合材料薄壁圆柱壳，受外部周期变化载荷F的作用。圆柱壳在运动过程中各点将发生位移，在柱坐标系中用u，v，w表示，三个位移分量同时是空间坐标x，，r及时间t的函数。

1.1几何方程

薄壁圆柱壳任一点处的应变分量与中面应变、中面弯曲挠曲率、中面扭曲率有如下关系：

（1）

（2）

（3）

其中，，，为中曲面的薄膜应变分量，，为中面弯曲挠曲率，为中面扭曲率，z为壳体上任一点到中面的距离。……