浅谈粮食立筒库挡粮门设计

2020-08-19冯子江

粮食与食品工业 2020年4期

冯子江，赵静

无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

民以食为天，粮食为守国之本，历来如此。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，粮食加工、粮食储藏的要求也在从原先量的需求到现阶段品质的需求发生着不断的变化。在当今建设用地缺乏的情况下，世界各国粮食部门把储量空间向高空发展，立筒仓具有接收、发放能力强，周转速度快，易于机械化、自动化作业，密封性能好，粮食品质容易得到保证等特点。在粮食加工企业或粮食仓储企业，钢筋混凝土立筒仓受到了建设单位的青睐，得到的广泛的应用[1]。

1 设计背景

粮食储备库中采用的挡粮设施一般有挡粮板和挡粮门两种，在平房仓中，挡粮板最为常用，一般为活动弧形挡粮板，在粮食进粮过程中逐一叠加，起到挡粮作用。而挡粮门通常在立筒仓、浅圆仓中使用最为广泛，立筒库、浅圆仓筒仓作为储备仓使用，对密闭性有较高要求，仓门一般采用双层门，内门为挡粮门，外门为保温密闭门。

挡粮门做为粮食立筒库中不可缺少的一部分，设计中首先要考虑粮食侧压力的作用，而挡粮门一般为不可拆卸式，所以设计中必须考虑容易开启、操作方便，同时也要兼顾美观实用。在以往的挡粮门设计中，大部分门体采用上下两扇分隔，由钢板作为面板及加劲肋，制作完成后，整体比较笨重，有些挡粮门的厚度约为180 mm,使用中极为不便。为了使客户得到更好的使用体验，经过多次与客户沟通回访，决定对挡粮门的设计方案进行优化，设计中采用上下四扇分隔，尽量减小门体厚度，有效减小单扇门的重量，开启更加方便，操作便捷。

国内某粮食储备库项目，根据项目规划要求，本工程共设计10栋单仓仓容5 000 t立筒仓、5万t粮食平房仓及附属设施。粮食立筒仓为现浇钢筋混凝土结构，仓壁直接落地，仓顶采用平顶式钢筋混凝土压型钢板复合楼面。筒仓内径19 m，仓壁厚度280 mm，装粮高度25 m。挡粮门平面布置如图1。为了有效减小门体厚度，设计考虑采用方钢管60 mm×60 mm×4 mm作为门体加劲肋，面板采用1.5 mm厚钢板制作，均采用Q345高强度钢材。根据钢筋混凝土筒仓设计标准(GB 50077—2017)4.2.2-1，计算得出立筒仓底部粮食水平侧压力Ph=60 kN/m2。根据静力结构计算手册，挡粮门可简化为三铰拱进行计算，计算简图如下图2。

图1 挡粮门平面布置

图2 挡粮门计算简图

2 构件强度验算

2.1 三铰拱

(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 主架体横杆计算

方钢管60 mm×60 mm×4 mm，每100 mm设置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可满足要求。

3 挡粮门面板验算

挡粮门面板计算简图如图3。厚度h=1.5 mm，面板为单向板，取1米宽作为计算单元。

经过计算：所选材料及结构满足立筒仓粮食侧压力要求。

图3 挡粮门面板计算简图

4 构件稳定性验算

4.1 弯矩作用平面内的稳定性

(1)设计值：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)弯矩作用平面内稳定性

根据计算，采用60 mm×60 mm×4 mm方管作为内骨架，构件应力及平面内的稳定性均能满足设计要求，整个挡粮门厚度得到了大幅的减小，甚至可以减小一半。挡粮门非常轻薄，单扇重量约50 kg左右，使用灵活，得到了建设单位的认可。

挡粮门设计时，在满足侧压力的情况下，工艺的出粮要求也非常重要。为了清理方便、避免堆积，在门扇的下部设置两个清粮口，可彻底解决积压粮食的问题，待仓内粮食自流结束后，可以打开挡粮门上清粮口，采用移动皮带机继续出料，最后打开挡粮门，采用机械附加人工的方式进行清仓作业。

5 安装和使用要求

挡粮门作为抗侧压力主受力构件，安装时各节必须调整到横平竖直，然后自下而上，逐扇进行安装，安装完毕后，整门表面平整，门扇开闭灵活。在施工过程中，粮食入库时，应关闭挡粮门，且先关底节，随着粮面升高，挡粮门自下而上循环关闭直至顶节，每节关闭后应先用螺栓锁紧。出粮时应随着粮面的降低自上而下逐节开启，直至底节。