大型储液罐的地震反应分析

近年来地震频发,大型储液罐的抗震安全性则显得尤为重要.针对大型储液罐的地震反应进行了研究,首先建立了大型储液罐的有限元模型,然后对该模型进行模态分析得到大型储液罐的动力特性,最后通过地震激励得到大型储液罐的地震反应.通过结果分析表明,对于不考虑流固耦合的储液罐来说,不会出现"象足"失稳现象.研究为大型储液罐的抗震设计和抗震性能的研究提供了参考.     

基于流固耦合理论的立式储液罐抗震数值分析

建立基于流固耦合理论的立式储液罐非线性数值模型,并在地震荷载作用下对其进行罐底提离机理探讨以及罐壁象足和钻石变形仿真分析。结果表明,考虑罐壁与液体、罐底与基础接触的模型是有效的,由于液体晃动产生的倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,形成罐底提离,从而导致罐壁象足变形的屈曲破坏。     

大型立式石油储罐考虑桩土作用地震响应分析

目的研究大型立式石油储罐-桩-土体系的动力响应,对比桩土间相互作用对上部储罐结构的影响.方法利用有限元软件ADINA建立桩-土-储罐三维整体模型,输入包含长周期在内的7条基岩地震波进行地震响应分析.结果考虑桩土相互作用后,基底剪力、基底弯矩、动液压力、罐壁有效应力均减小,但波高有所放大,且罐壁轴向应力增大明显,最大为刚性地基时的3.71倍;考虑桩土效应后,长周期地震动下储液罐的晃动波高、基底剪力、基底弯矩等动力响应均大于普通地震动作用下的结果,其中波高增大较大,最大为7.46倍;低储液量(25%)时,动力响应有所区别,表现为考虑桩土相互作用后,基底弯矩增大,储罐底板发生翘起.结论建议储罐的抗震设计中应考虑桩土相互作用与长周期地震动对储罐的影响,并在储罐薄弱部位进行加固处理.     

支柱支撑式锥底罐抗风及抗震稳定性分析

装满储料时锥底罐主要承受轴向荷载,但当内部没有装料、部分装料或者在施工过程中,风压等横向荷载的作用不能忽视。同时,当遭到地震作用时,锥底罐更容易发生失稳破坏,风压和地震导致的锥底罐破坏事故在实际工程中时有发生。为了研究支柱支撑式锥底罐的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对锥底罐的抗风稳定性、抗倾覆稳定性、失稳稳定性和抗震稳定性进行了细致分析。结果表明:1在风荷载作用下,锥底罐最大应力出现在支柱与补强板接触部位,发生失稳首先出现在上部罐壁靠近罐顶位置处;2地震载荷作用下高应力区主要出现在锥底板、支柱位置和罐顶位置。因此在锥底罐设计与维护过程中,要重点考虑这些部位的强度和稳定性。     

基于弹性分析法的大型储罐罐壁应力计算

运用短圆柱壳挠曲线微分方程,基于变形光滑连续条件,建立用于计算大型储罐罐壁应力的弹性分析法力学模型,推导阶梯厚度壳轴向应力的计算公式,得到详细的计算过程。采用此方法,以容积为15×104m3大型储罐为算例进行验算,并对有限单元法数值计算结果和现场实测数据进行对比。结果表明,该方法能够较精确地计算罐壁应力,可以为罐壁设计与校核提供参考。     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

立式储罐地震可靠性研究

采用数值分析方法对库区两种大型立式钢制圆柱形储罐进行地震动响应分析,基于易损性理论通过验算点法(JC)计算分析储罐在不同地震烈度下的失效概率.结果表明,随着地震烈度的增大,储罐的失效概率逐渐增大,5×104 m3储罐的抗震性能要好于2×104 m3储罐;对2×104 m3、5×104 m3储罐的易损性起主要作用的失效模式分别是抗失稳和抗提离.采用多个失效模式对储罐进行地震可靠性研究更有科学性.     

大型储罐外压稳定性

应用ANSYS有限元软件对某大型外压储罐进行屈曲分析,得到非线性屈曲分析的临界失稳外压只有特征值(或线性)屈曲分析结果的70%～80%,说明了线性屈曲分析不能用于工程实际.同时,研究了初始缺陷对非线性屈曲分析临界失稳外压的影响,发现缺陷大小与临界失稳外压成线性关系,因此标准规范中对大型储罐的设计制造误差提出了严格的要求.     

非锚固式大型立式热质储罐强度分析

针对大型储罐在多种载荷作用下易发生强度破坏的问题，以某热质储罐为研究对象，利用有限元法分析热质储罐在自重、内压、液柱静压力、风载荷、地震载荷、雪载荷以及温度载荷作用下的应力强度以及变形，模拟大角焊缝区域翘曲情况，并依照JB4732—1995进行强度评定，为此类大型立式储罐的设计提供参考。     

储罐直径对罐壁腐蚀缺陷的漏磁场信号影响分析

受腐蚀因素影响,储罐易发生腐蚀泄漏,储罐罐壁腐蚀一直是无损检测的难点,本文开展罐壁腐蚀缺陷漏磁检测技术研究。在轴向磁化方式下,对储罐壁板缺陷进行漏磁检测时,受壁板直径影响,同一缺陷处不同检测通道的漏磁信号不同,分析各通道漏磁信号与储罐直径的关系,得出直径与各通道漏磁信号峰值的数学模型;在此基础上对各通道漏磁信号进行预处理,建立修正系数,以消除不同通道之间的漏磁信号差异,实现各通道信号均匀化。     

内罐泄漏条件下LNG储罐预应力混凝土外墙时程分析

针对内罐泄漏条件下圆柱形预应力LNG储罐混凝土外墙,利用ANSYS软件建立储罐外墙有限元模型.在不同地震波作用下,将动液压力解析解与地震荷载同时作用于储罐外墙,进行动力响应分析.结果表明:地震波波形对结构动力反应的影响比较大.预应力筋效应能对储罐外墙起到抵消环向应力的作用.不同预应力构件在同种地震波作用下,同一位置同一时刻的环向应力大小相差为0.01%～3.81%;Taft波产生的环向应力较大.通过比较各构件的受力特性为实际工程配置预应力钢筋率提供理论依据和数值分析.     

夹层橡胶垫隔震预应力液化天然气储罐地震响应分析

采用夹层橡胶垫作为LNG储罐的隔震装置,对LNG储罐在隔震前后的地震响应进行有限元分析.计算了隔震前后LNG储罐外壁在El Centro波、Taft波和天津波作用下的地震响应.对模态、位移和加速度进行对比分析,得出了夹层橡胶垫隔震装置对LNG储罐的隔震效果.     

考虑土-结构相互作用的埋置式双层储油罐地震响应分析

传统单层钢制油罐由于埋地敷设,长期处于内外部腐蚀环境中,容易发生渗(泄)漏,从而造成土壤和地下水污染的事故,而双层FF和SF储油罐,防腐蚀性能好,使用成本低,强度能满足使用要求,安全性能较单层钢制储油罐表现优秀.本文考虑粘弹性边界和流-固耦合,建立了埋置式FF和SF双层储油罐的数值计算模型,研究了埋置式双层FF和SF储油罐的地震响应,并进行了参数影响分析.结果表明,罐体在液体填充条件下系统的动力响应明显大于无液体填充条件下系统的动力响应.近场地震作用下系统的动力响应比远场地震作用下系统的动力响应要大;储油罐体型越大其所受的动力作用越大;本文在模型分析与实际应用中发现FF和SF储油罐的动力响应相近,在未来工程实际中都有很好的应用前景、有较好的经济性和实用性.     

储液罐在地震作用下的“象足”失稳分析

推导了在应变的非线性项中除考虑壳体法向位移外还考虑切向位移的几何关系。根据建立的非线性几何关系和线性本构关系推导了初应力刚阵。应用振型分析法和参变振动知识建立了动力稳定性的分析方法。运用该法对1976年唐山地震中发生“象足”屈曲的1000m~3储油罐进行了分析,表明:这些储油罐在1976年的唐山地震中某些圆形振型处于非动力稳定状态,可见动力失稳是“象足”屈曲的原因之一。     

LNG储罐混凝土外墙地震响应分析

利用有限元软件对圆柱形LNG储罐混凝土外墙建立有限元模型,分别采用Taft波和人工波两种地震波对其进行地震响应模拟,实现了圆柱形LNG储罐混凝土外墙在地震波作用下的环向应力时程分析,得出地震波波形对储罐外壁的地震响应反应的影响,为实际工程提供理论依据和数值分析。     

储液罐子结构数值仿真分析

由于有限元仿真需要假设材料性能,难以真实全面的反映储液罐的地震响应;而振动台试验只能完成较小比例的模型试验,与储罐原型差距很大。为此,提出了储液罐子结构振动台试验方法。采用Malhotra力学模型,将储液罐划分为试验子结构(罐底和土体)和数值子结构(储罐和液体)两部分。试验子结构放在地震模拟振动台上进行试验研究,数值子结构部分由计算机进行模拟。仿真计算表明:储液罐子结构仿真结果与全结构的非常吻合,仿真计算的储罐基底剪力与规范算法接近。     

腐蚀燃气管道地震波作用下的可靠性分析

城市腐蚀燃气管道是震后恢复中重要的生命线工程之一,因此对腐蚀燃气管道在地震条件下的可靠性分析具有重要的意义.根据地震波传播产生的轴向应力和腐蚀应力模型,建立了城市腐蚀燃气管道可靠性评价的极限状态方程,采用蒙特卡罗方法模拟了管道的失效概率.由淮南市燃气管道案例的分析结果发现,地震对管道产生轴向应力作用主要归因于峰值地表速度;地震和腐蚀作用对燃气管道的破坏作用较为严重,并且因地震波传播的影响区域很大,对两种因素进行综合分析具有重要意义;减小管材屈服强度、工作压力等参数的变异程度,能够有效地增加腐蚀燃气管道的可靠性;由管道安全的变量重要性分析,得出交通荷载、影响系数和弯曲惯量系数对管道安全最为重要.