大型LNG儲罐結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析.pdf

1、LNG是一種安全、清潔、經(jīng)濟、高效優(yōu)質(zhì)能源，是將原料天然氣經(jīng)預(yù)處理后，在常壓下降溫到-162℃低溫時獲得的天然氣液態(tài)產(chǎn)品，體積僅為氣態(tài)的1/625，方便儲存和運輸，已成為天然氣儲運領(lǐng)域的一種重要應(yīng)用形式。為了滿足 LNG大量使用需求，LNG儲存量越來越大，作為 LNG儲存設(shè)備，LNG儲罐容積也相應(yīng)增大。根據(jù)對地震后大型 LNG儲罐受破壞程度調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，罐壁局部失穩(wěn)是最常見破壞形式，包括象足失穩(wěn)和菱形失穩(wěn)，而且隨著儲罐容積增大，地震對安

2、全性影響也越嚴重。大型 LNG儲罐在地震作用下一旦發(fā)生破壞，將造成嚴重后果，因此對大型LNG儲罐安全問題研究尤為重要。在大型 LNG儲罐結(jié)構(gòu)中絕熱層作為主要組成部分，目前對絕熱層研究主要集中在對儲罐保溫效果影響方面，而有關(guān)絕熱層對儲罐結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性影響研究很少。另外，針對水平地震作用下大型 LNG儲罐地震響應(yīng)作了大量研究，但對豎向地震作用下以及水平與豎向地震共同作用下儲罐地震響應(yīng)分析研究較少。
　　本課題擬根據(jù) GB50009-2

3、012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選取承載能力極限狀態(tài)工況組合，對大型 LNG儲罐進行結(jié)構(gòu)動力特性分析，研究絕熱層對大型 LNG儲罐結(jié)構(gòu)動力特性影響，并對豎向地震作用下以及水平與豎向地震共同作用下儲罐地震響應(yīng)進行分析。
　　以國內(nèi)某 LNG儲配站配套的2×104m3LNG單容儲罐為研究對象，建立有絕熱層和無絕熱層兩種儲罐有限元計算模型，分別對其進行模態(tài)分析。結(jié)果表明有絕熱層儲罐比無絕熱層儲罐固有頻率高；有絕熱層儲罐振動主要集中在拱頂，無絕

4、熱層儲罐振動主要集中在罐壁，而且有絕熱層儲罐最大位移變形量大于無絕熱層儲罐。
　　在模態(tài)分析基礎(chǔ)上對有絕熱層和無絕熱層儲罐分別進行水平地震作用下響應(yīng)譜分析。發(fā)現(xiàn)在水平地震作用下，有絕熱層儲罐水平和豎直方向位移變形及等效應(yīng)力幾乎全部發(fā)生在拱頂，無絕熱層儲罐水平和豎直方向位移變形及等效應(yīng)力在拱頂和罐壁均有發(fā)生，而最大等效應(yīng)力出現(xiàn)在罐壁底部，且位移變形量及等效應(yīng)力均大于有絕熱層儲罐。結(jié)果表明絕熱層改變了地震響應(yīng)條件下儲罐位移變形發(fā)生部位

5、及應(yīng)力分布，且降低了位移變形量及等效應(yīng)力，使罐體位移變形及應(yīng)力發(fā)生部位避開了罐壁底部易發(fā)生屈曲破壞位置，有利于儲罐安全。
　　同時，對有絕熱層儲罐也進行了豎向地震作用下響應(yīng)譜分析，發(fā)現(xiàn)在豎向地震作用下儲罐水平最大位移變形量、豎直最大位移變形量及等效應(yīng)力均小于水平地震作用，說明水平地震作用對大型LNG儲罐結(jié)構(gòu)動力特性影響是主要的。
　　此外，還對有絕熱層儲罐還進行了水平與豎向地震共同作用下的響應(yīng)譜分析，發(fā)現(xiàn)在水平與豎向地震共同