鋼儲(chǔ)液罐在地震激勵(lì)下考慮罐液相關(guān)作用與局部屈曲的動(dòng)力行為.pdf

1、鋼儲(chǔ)藏罐在地震中可能受到損壞，并伴隨發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)和環(huán)境污染等次生災(zāi)害，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。雖然近年來(lái)對(duì)鋼儲(chǔ)藏罐的相關(guān)研究逐漸增多，但其震害仍屢見不鮮，主要包括象足式鼓曲和鋼儲(chǔ)藏罐的局部失效等震害形式。　　鋼儲(chǔ)藏罐的位置可高于地面(塔或隔離的儲(chǔ)藏罐)、位于地面或處于地下。位于地面的圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐主要是由承受儲(chǔ)罐徑向儲(chǔ)液壓力的鋼板壁、阻止儲(chǔ)液泄漏的薄底板和起到使儲(chǔ)液與罐外氣體隔離的薄頂構(gòu)成。罐頂可以為錐形或球形等不同的幾何型式

2、。通常情況下，鋼儲(chǔ)藏罐按照高徑比可分為高儲(chǔ)藏罐和低(寬)儲(chǔ)藏罐。也可按照支撐條件分為有錨和無(wú)錨兩種?！　‖F(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)方法中，對(duì)于具有不同規(guī)格和不同結(jié)構(gòu)(錐形和球形罐頂)的圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐均采用相似的設(shè)計(jì)方法。而且在進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，僅考慮一個(gè)或兩個(gè)方向地震力作用，并沒有考慮豎向地震作用的影響，也未考慮儲(chǔ)罐壁彈性變形及罐底翹曲的影響。由于設(shè)計(jì)方法存在上述問(wèn)題，本文主要針對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行研究。　　本文主要研究?jī)?nèi)容為，使用有限元分析軟件A

3、NSYS計(jì)算圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐在地震作用下的反應(yīng)，采用板單元和流體單元，綜合考慮儲(chǔ)液和鋼儲(chǔ)藏罐罐壁之間的相互作用。施加三個(gè)方向的地震作用，進(jìn)行參數(shù)分析，并對(duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論?！　∈紫龋瑢?duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐進(jìn)行模態(tài)分析。研究?jī)?chǔ)罐形狀與儲(chǔ)罐高徑比的變化對(duì)系數(shù)γc的影響。為使分析具有普遍性，采用不同容量的圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐計(jì)算模型，考慮壁厚、儲(chǔ)液高和壁高與儲(chǔ)罐半徑比值的變化對(duì)其自振周期的影響。同時(shí)也對(duì)罐頂結(jié)構(gòu)變化對(duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐的影響

4、進(jìn)行了分析?？紤]儲(chǔ)液為水和油的不同，分別進(jìn)行了分析。　　其次，使用有限元分析軟件ANSYS對(duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐進(jìn)行線性瞬態(tài)分析。綜合考慮壁厚、儲(chǔ)液高、壁高與儲(chǔ)罐半徑比值、阻尼和液體壓力的影響，得到相應(yīng)的時(shí)程反應(yīng)曲線。線性瞬態(tài)分析可作為非線性分析的基礎(chǔ)。　　本文還對(duì)處于不同地震荷載作用下，具有不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐計(jì)算模型進(jìn)行非線性動(dòng)力分析。對(duì)徑向變形S進(jìn)行了研究，得到了能模擬徑向變形S和扭曲角θ的相關(guān)公式。此外還進(jìn)行了象足式鼓曲的

5、模態(tài)研究?！　∽詈螅瑫r(shí)考慮材料和幾何非線性對(duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐進(jìn)行靜力分析。考慮了不同荷載情況和罐壁上液體壓力組合(軸壓、軸向拉壓、剪切)的影響。將靜力分析和瞬態(tài)非線性分析進(jìn)行對(duì)比研究，得到一個(gè)可將動(dòng)力計(jì)算模型簡(jiǎn)化為等價(jià)的靜力分析模型。　　本文對(duì)圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐的研究表明，使用有限元方法可以較好的模擬圓筒形鋼儲(chǔ)藏罐在地震作用下的動(dòng)力行為。模態(tài)分析與現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)符合較好。對(duì)于那些沒有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)可參考的分析，可在今后的研究中與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比