馮子江，趙 靜

無(wú)錫中糧工程科技有限公司 (無(wú)錫 214035)

民以食為天，糧食為守國(guó)之本，歷來(lái)如此。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，糧食加工、糧食儲(chǔ)藏的要求也在從原先量的需求到現(xiàn)階段品質(zhì)的需求發(fā)生著不斷的變化。在當(dāng)今建設(shè)用地缺乏的情況下，世界各國(guó)糧食部門(mén)把儲(chǔ)量空間向高空發(fā)展，立筒倉(cāng)具有接收、發(fā)放能力強(qiáng)，周轉(zhuǎn)速度快，易于機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)，密封性能好，糧食品質(zhì)容易得到保證等特點(diǎn)。在糧食加工企業(yè)或糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)，鋼筋混凝土立筒倉(cāng)受到了建設(shè)單位的青睞，得到的廣泛的應(yīng)用[1]。

1 設(shè)計(jì)背景

糧食儲(chǔ)備庫(kù)中采用的擋糧設(shè)施一般有擋糧板和擋糧門(mén)兩種，在平房倉(cāng)中，擋糧板最為常用，一般為活動(dòng)弧形擋糧板，在糧食進(jìn)糧過(guò)程中逐一疊加，起到擋糧作用。而擋糧門(mén)通常在立筒倉(cāng)、淺圓倉(cāng)中使用最為廣泛，立筒庫(kù)、淺圓倉(cāng)筒倉(cāng)作為儲(chǔ)備倉(cāng)使用，對(duì)密閉性有較高要求，倉(cāng)門(mén)一般采用雙層門(mén)，內(nèi)門(mén)為擋糧門(mén)，外門(mén)為保溫密閉門(mén)。

擋糧門(mén)做為糧食立筒庫(kù)中不可缺少的一部分，設(shè)計(jì)中首先要考慮糧食側(cè)壓力的作用，而擋糧門(mén)一般為不可拆卸式，所以設(shè)計(jì)中必須考慮容易開(kāi)啟、操作方便，同時(shí)也要兼顧美觀實(shí)用。在以往的擋糧門(mén)設(shè)計(jì)中，大部分門(mén)體采用上下兩扇分隔，由鋼板作為面板及加勁肋，制作完成后，整體比較笨重，有些擋糧門(mén)的厚度約為180 mm,使用中極為不便。為了使客戶得到更好的使用體驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次與客戶溝通回訪，決定對(duì)擋糧門(mén)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)中采用上下四扇分隔，盡量減小門(mén)體厚度，有效減小單扇門(mén)的重量，開(kāi)啟更加方便，操作便捷。

國(guó)內(nèi)某糧食儲(chǔ)備庫(kù)項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃要求，本工程共設(shè)計(jì)10棟單倉(cāng)倉(cāng)容5 000 t立筒倉(cāng)、5萬(wàn)t糧食平房倉(cāng)及附屬設(shè)施。糧食立筒倉(cāng)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倉(cāng)壁直接落地，倉(cāng)頂采用平頂式鋼筋混凝土壓型鋼板復(fù)合樓面。筒倉(cāng)內(nèi)徑19 m，倉(cāng)壁厚度280 mm，裝糧高度25 m。擋糧門(mén)平面布置如圖1。為了有效減小門(mén)體厚度，設(shè)計(jì)考慮采用方鋼管60 mm×60 mm×4 mm作為門(mén)體加勁肋，面板采用1.5 mm厚鋼板制作，均采用Q345高強(qiáng)度鋼材。根據(jù)鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 50077—2017)4.2.2-1，計(jì)算得出立筒倉(cāng)底部糧食水平側(cè)壓力Ph=60 kN/m2。根據(jù)靜力結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)，擋糧門(mén)可簡(jiǎn)化為三鉸拱進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖2。

圖1 擋糧門(mén)平面布置

圖2 擋糧門(mén)計(jì)算簡(jiǎn)圖

2 構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算

2.1 三鉸拱

(1)半跨

Mmax=qL2/32=1/32×60×3.62=24.3 kN/m

VA=3qL/8=3/8×60×3.6=81 kN

VB=qL/8=1/8×60×3.6=27 kN

HA=-HB=qL2/(16 h)=81 kN

(2)全跨

Mmax=24.3 kN/m

VA=VB=108 kN

HA=-HB=162 kN

2.2 主架體橫桿計(jì)算

方鋼管60 mm×60 mm×4 mm，每100 mm設(shè)置1根，WX=14.51×103 mm2

a1=M/WX=2.43×106/(14.53×103)=167.2 N/mm2<310 N/mm2，采用Q345可滿足要求。

3 擋糧門(mén)面板驗(yàn)算

擋糧門(mén)面板計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3。厚度h=1.5 mm，面板為單向板，取1米寬作為計(jì)算單元。

經(jīng)過(guò)計(jì)算：所選材料及結(jié)構(gòu)滿足立筒倉(cāng)糧食側(cè)壓力要求。

圖3 擋糧門(mén)面板計(jì)算簡(jiǎn)圖

4 構(gòu)件穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.1 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性

(1)設(shè)計(jì)值：Q=60×1.4=84 kN；VA=VB=151.2 kN；HA=-HB=226.8 kN

N=HA×sinθ+VA×cosθ=226.8× sin18.43°+151.2×cos18.43°=71.7+143.5=215.15 kN

(2)彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性

根據(jù)計(jì)算，采用60 mm×60 mm×4 mm方管作為內(nèi)骨架，構(gòu)件應(yīng)力及平面內(nèi)的穩(wěn)定性均能滿足設(shè)計(jì)要求，整個(gè)擋糧門(mén)厚度得到了大幅的減小，甚至可以減小一半。擋糧門(mén)非常輕薄，單扇重量約50 kg左右，使用靈活，得到了建設(shè)單位的認(rèn)可。

擋糧門(mén)設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足側(cè)壓力的情況下，工藝的出糧要求也非常重要。為了清理方便、避免堆積，在門(mén)扇的下部設(shè)置兩個(gè)清糧口，可徹底解決積壓糧食的問(wèn)題，待倉(cāng)內(nèi)糧食自流結(jié)束后，可以打開(kāi)擋糧門(mén)上清糧口，采用移動(dòng)皮帶機(jī)繼續(xù)出料，最后打開(kāi)擋糧門(mén)，采用機(jī)械附加人工的方式進(jìn)行清倉(cāng)作業(yè)。

5 安裝和使用要求

擋糧門(mén)作為抗側(cè)壓力主受力構(gòu)件，安裝時(shí)各節(jié)必須調(diào)整到橫平豎直，然后自下而上，逐扇進(jìn)行安裝，安裝完畢后，整門(mén)表面平整，門(mén)扇開(kāi)閉靈活。在施工過(guò)程中，糧食入庫(kù)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉擋糧門(mén)，且先關(guān)底節(jié)，隨著糧面升高，擋糧門(mén)自下而上循環(huán)關(guān)閉直至頂節(jié)，每節(jié)關(guān)閉后應(yīng)先用螺栓鎖緊。出糧時(shí)應(yīng)隨著糧面的降低自上而下逐節(jié)開(kāi)啟，直至底節(jié)。

6 小結(jié)

本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，簡(jiǎn)要敘述了糧食立筒庫(kù)擋糧門(mén)的設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)計(jì)算推導(dǎo)，可以對(duì)以往鋼板作為加勁肋制成的的擋糧門(mén)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使工藝更加合理，使用更加靈活方便，外觀更加美觀，希望在其他類(lèi)似項(xiàng)目設(shè)計(jì)中起到借鑒作用。