大型LNG儲(chǔ)罐網(wǎng)殼拱頂應(yīng)力及動(dòng)力特性分析.pdf

1、隨著能源需求量的持續(xù)增長(zhǎng)以及液化天然氣(簡(jiǎn)稱LNG)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷發(fā)展，中小型LNG儲(chǔ)罐已不能滿足儲(chǔ)運(yùn)需求，大型LNG儲(chǔ)罐以其占地面積小，節(jié)省鋼材、配件和便于操作管理等優(yōu)勢(shì)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。而制約儲(chǔ)罐大型化的關(guān)鍵因素之一就是儲(chǔ)罐拱頂?shù)拇笮突９绊數(shù)拇笮突o設(shè)計(jì)、制造和施工等方面帶來(lái)了一些新問(wèn)題，尤其是大跨度拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜載荷作用下的應(yīng)力分析以及地震載荷作用下的動(dòng)特性分析等方面，成為行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。
　　 鑒于此，本文首先

2、從適用范圍、儲(chǔ)罐罐壁設(shè)計(jì)、儲(chǔ)罐罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、拱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及抗風(fēng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算等方面對(duì)儲(chǔ)罐標(biāo)準(zhǔn)GB50341-2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》和API650-2012《鋼質(zhì)焊接石油儲(chǔ)罐》進(jìn)行對(duì)比，并通過(guò)計(jì)算，分析表明API650較GB50341更適合大型LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì);在標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，參考HG/T20517-1992《鋼制低壓濕式氣柜》、GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》以及API650標(biāo)準(zhǔn)，完成了均布載荷與集

3、中載荷共同作用下儲(chǔ)罐網(wǎng)殼拱頂應(yīng)力的理論推導(dǎo)。并以4×104m3LNG儲(chǔ)罐為例，通過(guò)理論計(jì)算與數(shù)值模擬對(duì)比，分析得出4×104m3LNG儲(chǔ)罐網(wǎng)殼拱頂?shù)淖钔馊Νh(huán)向梁和徑向梁中靠近拱腳的梁段受力較大，為網(wǎng)殼拱頂?shù)奈ｋU(xiǎn)截面。
　　 最后，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)4×104m3LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了空罐和滿罐兩種工況下LNG儲(chǔ)罐的固有頻率、振動(dòng)形式、位移變形量以及儲(chǔ)液深度的變化對(duì)固有頻率和振動(dòng)形式的影響。并在此基礎(chǔ)上，采用

4、振型分解反應(yīng)譜法對(duì)LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行地震響應(yīng)譜分析，得到了儲(chǔ)罐網(wǎng)殼拱頂?shù)奈灰婆c應(yīng)力的響應(yīng)狀況:在水平方向的地震激勵(lì)下，網(wǎng)殼拱頂豎直方向的位移變形大于水平方向的位移變形;水平、豎直方向位移變形的最大值均發(fā)生在網(wǎng)殼拱頂?shù)捻敳浚⑶已毓绊攺较蛑饾u減小;應(yīng)力最大值發(fā)生在網(wǎng)殼拱頂蒙皮底部，遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求。
　　 通過(guò)這些關(guān)鍵問(wèn)題的研究，一方面可以校核儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的可靠性，保證儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，為工程實(shí)際提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)支持，另