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双曲线冷却塔是以承受风荷载为主的高耸空间薄壳结构。近一个世纪里,人们对双曲线冷却塔进行了大量的理论计算、现场实测与模型实验工作。特别是1965年英国渡桥( Ferrybridge)电站三座大型冷却塔(高114m,底部直径91. 5m)倒塌事故之后以及核电的日益发展,冷却塔的结构安全引起工程界的广泛关注。
“烟塔合一”即取消火电厂中的烟囱,将除尘脱硫后的净烟气经自然通风冷却塔排放。国外在70年代已开始研究和使用该技术,通过不断地试验、研究和改进,目前该技术已日趋成熟,近年来,在西方国家特别是西欧的新建闭式循环发电厂中,几乎无一例外的采用了“烟塔合一”技术排放脱硫后的烟气(图1) 。国内这方面的研究则刚刚起步。特别是采用“烟塔合一”技术在冷却塔筒壁上预留或开凿大尺寸孔洞对冷却塔本体动力学性能影响的研究基本上处于空白。鉴于现场实测与模型实验往往费用过高,利用有限元方法无疑是有效的手段之一。本文结合国内某电厂既建双曲线冷却塔的塔筒改造(结构开孔)工程,采用有限元方法探讨了开孔前后双曲线冷却塔整体力学性能的影响,以及受洞口尺寸、位置、高度、洞口形状及与主导风向夹角等因素的影响,洞口边缘的应力集中问题,以期有益于“烟塔合一”的应用。
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