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土—桩基—设备系统协同工作动力分析

甄茂伟  
【摘要】:本文针对水泥厂生产过程中立磨设备基础振动较大的问题,提出了大型动力基础有限元模拟的课题。文中以实际工程项目为背景,研究土—桩基—设备系统的动力特性,由于系统的复杂性,必须要考虑桩—土相互作用以及承台的埋置作用。 本文在查阅大量国内外动力基础研究文献的基础上,详细分析了目前国内外动力基础研究现状和存在的不足,并针对目前已建的常州盘固水泥厂立磨,做了如下工作: 1、动力基础的检测:本工程的动力荷载比较复杂,由于入磨物料的粒径不均,磨机运转时将产生不平衡的脉动惯性力,它相当于一个随机荷载,给研究带来很大的困难。为了进行有限元程序的改进和校核,使其能够作为一般动力基础的设计参照,特对已经投入生产的常州盘固水泥厂立磨设备进行了检测,采集了控制点的加速度、位移时程,并对其进行了频谱分析等相关动力分析以得到时程曲线作为有限元模拟的动力荷载。 2、有限元动力分析:首先查阅资料确定承台周围减震材料的各项实常数,计算桩基的弹性模量,在有限元模拟上,采用弹簧来模拟地基土,通过理论计算来确定弹性系数和阻尼系数。桩基础采用实体单元建模,桩为端承桩,承台下土体为软弱土,对桩周土的作用主要考虑了线弹性阶段土对桩的水平抗力,这样更合理的模拟桩—土的相互作用,然后将有限元计算结果同测试数据进行对比,并对模型加以修改使其更符合工程实际,同时校核各部分材料是否合理,通过进一步研究指导工程设计,优化基础各项指标,达到经济合理的目的。 通过理论计算,实地工程检测和有限元模拟的分析对比,合理的模拟了桩—土—设备系统的协同工作,解决了工程设计中的一些问题,使得有限元计算的结果能够在工程上辅助结构设计,应用前景广阔。


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