多種荷載組合下超大型空冷塔筒體靜力響應與可靠度分析.pdf

1、自然通風冷卻塔是應用最廣泛的冷卻塔結構之一，而我國在超大型間接空冷塔的設計理念上已落后于歐美發(fā)達國家。德國VGB標準在設計冷卻塔時考慮了結構幾何非線性與材料非線性問題，相比之下，我國規(guī)范依然處在線彈性范圍。因此，有必要對采用上述兩種規(guī)范所設計的冷卻塔進行對比研究，為我國相關規(guī)范的修訂提供參考意見。
　　本文首先對采用我國規(guī)范和德國VGB標準設計的高達220m的兩種典型超大型間接空冷塔進行數(shù)值建模，并從不同角度分析研究兩種模型的承載

2、能力水平，并對兩種冷卻塔結構的可靠性進行分析，最后按照我國《工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50153-2008）評價這這兩種空冷塔的可靠度。在可靠度分析部分，本文采用HDMR（High Dimensional Model Representation）響應面方法獲得結構的近似功能函數(shù)，然后結合FORM、MCS方法對結構可靠度進行求解分析。
　　研究分析發(fā)現(xiàn)，采用德國VGB標準設計的冷卻塔（模型B）壁厚薄于采用我國規(guī)范設計的冷卻

3、塔（模型A），但是模型B子午向配筋面積大于模型A，其配筋率更是得到明顯提高。通過荷載響應分析可以看出，在我國規(guī)范規(guī)定荷載作用下，兩模型均滿足承載能力要求。風荷載為冷卻塔控制荷載，并且塔體迎風面以受拉為主，塔體迎風面混凝土層極易發(fā)生開裂，殼體主要通過鋼筋層承受拉應力。通過可靠度分析研究可以看出，兩模型最不利截面均出現(xiàn)在塔體喉部（0°子午線110m高度附近）。其中模型A可靠指標明顯大于模型B，模型A各層殼承載能力可靠指標均滿足我國規(guī)范要求；

4、模型B混凝土層承載能力可靠指標低于我國規(guī)范限值，但是其鋼筋層可靠指標滿足我國規(guī)范要求。而正常使用極限狀態(tài)所對應可靠指標，兩模型均滿足我國規(guī)范要求。
　　通過本文研究分析可以看出，在設計變量較少且合理選擇參考點的情況下，Cut-HDMR響應面方法獲得的結構近似功能函數(shù)具有較高的精度，并能準確計算出某一殼層可靠指標。采用德國VGB標準設計的冷卻塔結構雖然壁厚較薄，但是其采用較高配筋率，使殼體抗拉承載能力得到較大提高，其規(guī)范荷載作用下承