熱軋箱形設(shè)備基礎(chǔ)簡化分析方法研究.pdf

1、熱軋設(shè)備基礎(chǔ)在主軋跨為了滿足軋制工藝的要求，一般采用整體剛度非常大的箱形基礎(chǔ)，主軋跨基礎(chǔ)長達數(shù)百米且通長不設(shè)縫。對于超長箱體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，國外目前普遍采用的是簡化分析方法，這些簡化分析方法計算簡單方便，適合常規(guī)設(shè)計軟件計算，但這些簡化分析方法大都忽略了箱體結(jié)構(gòu)沿長度方向上的聯(lián)系和空間受力的特點，無論是對于結(jié)構(gòu)布置和荷載較為簡單的層流區(qū)還是復雜的精軋區(qū)，簡化分析方法的合理性和不同地基條件對基礎(chǔ)的受力影響都需要進行驗證。
　　本文首

2、先通過兩個算例驗證了ABAQUS中的厚殼單元S8R在模擬厚板和深梁中的性能，利用ABAQUS用戶子程序DLOAD實現(xiàn)了無法在CAE用戶界面中的荷載施加。論文以太鋼2250熱軋線設(shè)備基礎(chǔ)為對象，通過有限元程序ABAQUS建立了層流區(qū)和精軋區(qū)兩個三維有限元分析模型，層流區(qū)兩個平面框架模型，精軋區(qū)底板模型和精軋區(qū)平面框架模型，考慮了兩種不同地基和活荷載的不利布置。通過對各種計算模型的結(jié)果整理和對比分析，得到如下主要結(jié)論：
　　1）采用A

3、BAQUS程序中的厚殼單元S8R模擬厚板，在較小跨厚比（4~5）的情況依然能保持較高的計算精度。用厚殼單元模擬深受彎構(gòu)件時則始終能給出非常好的結(jié)果，在跨高比小于4時，而采用梁單元則不在合適，建議用厚殼單元來模擬。
　　2）層流區(qū)三維分析的結(jié)果表明，頂、底板沿縱向上的彎矩變化不大，帶大柱子軸線上的彎矩絕對值要大于不帶大柱子軸線上的值，用帶大柱子軸線上的結(jié)果做設(shè)計是偏安全的。地基反力系數(shù)的大小對底板上的正負彎矩的最大最小值有較大的影響

4、，而對頂板的影響不大。
　　3）層流區(qū)三維模型與帶大柱子的平面框架模型的結(jié)果對比表明，三維模型和平面框架模型的頂、底板的最小位移較為接近。在地基反力系數(shù)較小時，框架模型的頂、底板的最大、最小彎矩的絕對值比三維模型相應路徑上的結(jié)果要小20％~30%，在地基反力系數(shù)較大時，框架模型的頂、底板的最大、最小彎矩值的絕對值與三維模型相近。建議在層流區(qū)采用帶大柱子的平面框架模型進行頂、底板的內(nèi)力分析，當?shù)鼗戳ο禂?shù)較小時，頂、底板的最大、最小

5、彎矩值用于設(shè)計時要放大30%~40%。
　　4）精軋區(qū)三維模型中底板在不同地基反力系數(shù)沿路徑上的結(jié)果表明，在地基反力系數(shù)為k3時，在橫向方向上的彎矩最大、最小值比基床反力系數(shù)為k1時小35%~40%，地基反力系數(shù)對縱向方向的彎矩值影響不大。
　　5）精軋區(qū)三維模型和底板模型在底板上的結(jié)果對比表明，當?shù)鼗戳ο禂?shù)變大時，對二維模型和三維模型都出現(xiàn)底板上使下部受拉的最小彎矩的最大絕對值明顯減小，且二維模型減小的幅度會更大。二維模

6、型在k1下未能充分反映空間受力的作用，使得絕對值最大的負彎矩的分布規(guī)律與三維模型不同，使得計算結(jié)果偏大太多，對設(shè)計而言不太合理；在k3下，底板模型在將k軸大柱子下的彎矩換算到距柱邊1/4處后，底板模型上的最小負彎矩的分布規(guī)律和三維模型一致，且結(jié)果偏大，對設(shè)計來說偏安全；對于地基剛度較小時，如采用底板模型，則應將地基剛度系數(shù)取大一些，以反映與三維模型底板相同的彎矩分布規(guī)律。對于底板上的最大正彎矩，在k1、k3下，底板模型和三維模型在底板上