大型LNG儲罐基礎隔震與晃動控制研究.pdf

1、發(fā)展低碳經(jīng)濟需要低碳能源的支撐,天然氣(LNG)無疑是現(xiàn)階段最現(xiàn)實的選擇之一。保存LNG的重要設施是LNG儲罐,由于存貯易燃、易爆LNG介質(zhì),其抵御突發(fā)性地震等自然災害的能力是該設施的重要設計指標,特別是次生災害易造成火災和環(huán)境污染,給人類的生存和生態(tài)環(huán)境造成嚴重的影響,給生產(chǎn)和國民經(jīng)濟造成嚴重損失。所以其減震設計研究在LNG儲罐設計中顯得尤為重要。本文針對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在已有研究成果的基礎上開展大型LNG儲罐基礎隔震與晃動控制研究,

2、主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)大型LNG儲罐鋼制內(nèi)罐基礎隔震理論基礎:為了給LNG儲罐鋼制內(nèi)罐基礎隔震提供理論支撐,將基礎隔震措施引入到現(xiàn)有儲罐抗震簡化模型中,采用數(shù)值積分法對150000m3儲罐進行隔震分析與孫建剛模型進行對比,結果表明:基礎隔震能夠降低儲罐的地震響應,不能有效控制晃動波高,本文采用的模型是可行的,適用的。
　　 (2)大型LNG儲罐基礎隔震基本理論:為了給大型LNG儲罐基礎隔震設計提供理論和技術支撐

3、,以大型全容式LNG儲罐為研究對象,推導了LNG儲罐基礎隔震水平與豎向地震激勵下的動響應分析理論,建立了基底剪力、傾覆力矩、晃動波高等基本理論表達。針對160000m3大型LNG儲罐進行數(shù)值分析,結果表明:基底剪力和傾覆力矩明顯降低,晃動波高有所放大,設計時應考慮隔震層參數(shù)的影響,進行優(yōu)化對比設計;LNG儲罐抗震減震設計時,應考慮豎向地震激勵的影響。
　　 (3)大型LNG儲罐基礎隔震有限元數(shù)值仿真分析:為了給LNG儲罐基礎隔震

4、基本理論提供數(shù)值支撐,應用有限元數(shù)值仿真技術建立160000m3全容式LNG儲罐基礎隔震有限元模型,對其進行基底剪力、傾覆力矩、晃動波高等地震響應分析,并與理論分析進行了對比。表明:LNG儲罐的罐壁加速度、動液壓力、有效應力、基底剪力和基底彎矩等地震響應減震效果明顯,晃動波高有所放大;理論解與有限元解基底剪力比較接近,晃動波高的理論解需要進行增大修正。
　　 (4)大型LNG儲罐基礎隔震反應譜設計研究:為了便于工程設計人員應用,

5、將LNG儲罐基礎隔震力學模型進一步簡化,基于反應譜設計理論,推導了LNG儲罐基礎隔震的反應譜設計方法。通過160000m3LNG儲罐基礎隔震反應譜設計算例分析和時程分析補充計算,表明:該反應譜設計方法是可行的,能夠便于工程設計人員對LNG儲罐進行基礎隔震設計的需要。
　　 (5)大型LNG儲罐晃動控制研究:為了控制儲液晃動波高,在引入基礎隔震措施的基礎上,在儲液表面附加防晃裝置,構成綜合減震體系,推導系統(tǒng)控制方程。選取16000

6、0m3全容式LNG儲罐對其進行晃動控制分析,結果表明:剛性浮盤防晃阻尼裝置能夠有效降低儲液的晃動波高,與基礎隔震裝置聯(lián)合使用,能夠起到綜合減震的目的。
　　 (6)大型LNG儲罐模擬地震振動臺實驗研究:為了給理論計算、有限元分析和工程設計提供實驗支撐,以1000m3儲罐為原型,給出了1:5儲罐結構縮尺模型以及采用鉛芯橡膠墊隔震支座隔震體系的模擬振動臺試驗方案;在地震激勵下,通過參數(shù)測量技術得到儲罐的位移和加速度地震響應,并將試驗