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。     

地震作用下大跨度弦支穹顶结构的动力稳定分析

根据B-R准则,结合结构时程响应曲线,判定弦支穹顶结构的动力稳定性,以跨度为120m的K8型弦支穹顶结构为研究对象,考虑不同矢跨比、不同预应力大小和不同地震波输入等参数的影响,对比分析其在水平、竖向和三向地震作用下极限承载力的不同及其变化规律。分析结果表明:大跨度弦支穹顶结构为了控制结构位移的需要,需施加较大的预应力,拉索引入较大预应力会增大与其相连的上部环向杆件的应力,使环向杆件在三维地震作用下更容易进入塑性;随着矢跨比增大,结构临界荷载增大但幅度很小。     

大型LNG储罐外罐环向预应力筋布置优化

大型LNG(液化天然气)储罐的外罐采用预应力混凝土结构,用来负责收集由于偶然原因从內罐中渗漏出的液化天然气。內罐在泄漏状态下内力分布和变形较为复杂。我国LNG事业起步较晚,国内对大型LNG储罐外罐的研究较少,尚不能完全自主设计大型LNG预应力储罐。为打破大型LNG储罐国外技术垄断,实现国内自主设计提供理论依据,以某16万m3LNG储罐为例,应用大型有限元软件ANSYS对內罐泄漏状态下的外罐进行有限元分析。根据內罐泄漏状态下外罐应力和变形规律,逐步优化外罐环向预应力筋配置。最终提出合理的环向预应力筋布置方案。     

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.     

地震动多角度斜入射下无压隧洞地震响应分析

为研究地震动多角度倾斜入射下无压水工隧洞动力响应特征和规律,采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复力,将地震动转化为人工边界节点上的节点力,以实现地震动的非一致性输入.通过ABAQUS建立水工隧洞模型,将不同入射角度P波、SV波输入模型中,分析隧洞衬砌结构的环向应力、径向应力随地震动入射角度、缩放系数、隧洞埋深、洞身直径以及衬砌厚度的变化.结果表明,同一地震动入射倾角下,随着入射方位角的增大,环向应力逐渐减小,径向应力逐渐增大.地震动峰值加速度（Peak Ground Acceleration,PGA）显著影响衬砌结构应力,并且应力数值随PGA的变化呈整数倍增大;随着隧洞埋深由浅埋向中埋、深埋发展,隧洞应力先逐渐增大后减小,后趋于稳定;随着洞身直径的增大,环向、径向应力分别受P波、SV波影响,洞身直径每增加2 m,环向、径向应力分别增大约16%、21%;衬砌厚度每增加0.1 m,径向应力降低10%左右,当地震波垂直隧洞轴线入射时,衬砌厚度超过1.0 m后,对应力的影响效果减弱.     

近爆冲击波和破片复合作用下预应力钢筋混凝土空心板梁的损伤效应分析

通过数值分析研究预应力钢筋混凝土空心板梁在近爆冲击波和预制破片复合作用下的损伤情况。通过非线性有限元软件ANSYS/LS_DYNA模拟预应力混凝土板的爆炸试验和炸药驱动预制破片的试验,验证本文所采用的材料本构模型及技术路线的合理性与可靠性,研究爆炸波、破片荷载及二者复合作用下预应力空心板梁的动态响应的差异,同时运用参数化分析方法,研究张拉控制应力、预应力损失水平、混凝土强度、普通钢筋纵筋配筋率及箍筋间距对空心板梁动力响应的影响。研究结果表明:随着张拉控制应力增大,构件的抗爆性能显著增强;在相同张拉控制应力作用下,即使构件有不同水平的应力损失,其抗爆性能也基本相同;提高混凝土强度对构件的抗爆性能的提升作用并不明显;普通钢筋纵筋配筋率的提升在一定范围内可以小幅度提高构件的抗爆性能;随着箍筋间距增加,构件的抗爆性能明显减弱。     

单锚点与多锚点抗滑桩的动力响应对比试验研究

由于预应力锚索抗滑桩在地震中有很好的抗震表现,预应力锚索抗滑桩成为了治理地震频发区滑坡的一种常用支挡结构。但目前对于单锚点锚索抗滑桩与多锚点锚索抗滑桩的选用及其动力响应的对比研究,还比较缺乏。为了研究在不同峰值的EL地震波作用下,单锚点与多锚点抗滑桩的动力响应及其抗震性能,通过大型振动台试验对其抗震性能进行了对比研究分析。振动台试验主要得出了以下结论:1在双向地震波作用下,锚索抗滑桩桩身各点的放大系数比单向地震波要大,加速度放大效应明显。2随着EL波加速度峰值的不断增大,锚索固定端应力逐渐松弛,应力存在不同程度损失。3在不同峰值加速度的EL地震波作用下,多锚点锚索抗滑桩桩身动土压力分布近似于指数函数,单锚点锚索抗滑桩则近似于S型曲线;且多锚点锚索抗滑桩动土压力最大值位于桩头位置,单锚点锚索抗滑桩则位于潜在滑面处。4从抗震设计方面来讲,多锚点锚索抗滑桩抗震性能比单锚点锚索抗滑桩要好。     

普光天然气管道悬索桥地震时程反应研究

为研究普光天然气管道悬索桥动力性能,完成了在天津波作用下的单向和三向一致激励地震时程反应计算。结果表明,在横向地震波激励下,普光天然气管道悬索桥的地震响应主要表现为桥身的横漂和桥塔的横桥向振动,顺桥向和竖向振动效应很小。在顺桥向地震波激励下,悬索桥的各个部位的位移和应力都明显比横桥向地震波激励下的位移小。在竖向地震波激励下,悬索桥的地震响应主要表现为桥身和桥塔的竖向振动,顺桥向和横桥向振动效应很小。对于桥身结构,横桥向的地震波所产生的震害最大,其次为竖向的地震波,顺桥向的地震波所产生的震害最小。对于主塔结构,顺桥向地震波激励下其位移时程曲线波动最大,但顺桥向地震波激励下的主塔应力时程曲线低于横桥向的地震波激励下的应力时程曲线。     

大型储罐地震作用下罐壁抗失稳可靠度分析

大型储罐在地震作用下的典型破坏形式是"象足"屈曲破坏,而轴向压应力是"象足"屈曲破坏的主要因素。结合实际工程情况,运用大型通用有限元分析软件Adina对大型储罐在不同地震烈度、储液深度下的罐壁轴向压应力进行地震作用下的数值模拟,并运用可靠性分析的JC法,分析大型储罐不同储液深度、不同地震烈度下的罐壁抗失稳可靠度情况。结果表明:在同一地震烈度下,随着储罐储液深度的增加,储罐罐壁的轴向压应力将随之增大;大型储罐同一地震烈度下储液深度越大,罐壁轴向抗失稳可靠度越低;在实际工程设计中应该首先进行工程场地地震安全性评价,尽可能避开地震带。     

超长桩基础抗震性能有限元分析

为研究超长桩基础在地震作用下的工作性状,建立了四桩承台三维有限元计算模型.通过对超长桩基础在地震波作用下的动力分析,得出同一桩体上的不同测点的应变时程分析结果和应变、内力包络图,比较了不同地震烈度对同一超长桩基础的影响.主要结论如下:最大应变和最大弯矩均出现在距桩顶0.1L附近;桩底端的应变和弯矩最小,且地震越强弯矩越大.     

大型储罐工程抗震设计交互系统的构建

为了满足大型储罐抗震设计的地震动响应数据需求,基于有限元法建立大型储罐有限元数值分析模型,采用时程分析法获取大型储罐抗震设计地震动响应数据,构建抗震设计地震动响应数据库。针对大型储罐结构抗震设计需要,设计大型储罐工程抗震设计交互系统,实现工程技术人员在四类场地、三种抗震设防烈度下的大型储罐结构抗震交互设计,提高了大型储罐抗震设计的效率。     

立式储罐环墙滚动隔震体系地震响应数值仿真分析

基于ADINA有限元软件,以15×10⁴m³大型立式储罐为研究对象,建立了立式储罐环墙滚动隔震体系有限元分析模型,运用Newmark数值积分法,对水平地震激励作用下的隔震储罐进行了减震效应分析。结果表明: 环墙滚动隔震装置可以有效降低立式储罐的地震响应,减震率达到25 %以上。环墙滚动隔震装置具有降低储罐不均匀沉降和减震双重作用,建议推广应用。     

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.     

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.     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

多舱组合预制拼装预应力地下综合管廊地震响应分析研究

为了探究多舱组合预制拼装预应力地下综合管廊在地震作用下的响应和表现,对其进行了“土-结构”相互作用的有限元分析。分析以四舱综合管廊为例,采用有限元动力时程分析的方法,对不同拼装形式的装配式综合管廊进行了对比分析,同时也对有无预应力钢绞线的拼装结构的应力和变形进行了研究。有限元分析结果表明：无预应力钢绞线的拼装结构在地震作用下的加速度和位移响应均大于整体结构;增设预应力钢绞线的左右拼装结构可以消除左右两结构之间的相对位移,同时也可以减少上下拼装结构之间的相对位移,有效增加了结构的整体性。分析对预应力装配式综合管廊在地震下的结构安全提供了研究依据,对地下综合管廊的进一步的发展应用提供了参考。     

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。