160000m3 LNG储罐混凝土外罐的地震响应分析

摘要

随着能源消费的不断增长,液化天然气(LNG)作为一种易长距离输送、对环境无污染的新兴能源,在世界能源组中的位置越来越重要,发展天然气工业成为世界各国改善环境和维持经济可持续发展的最佳选择。LNG储罐作为一种安全稳定、占地面积小、存储量大的结构设施,它的应用和建造也日益广泛。然而作为一种新型的产业,关于LNG储罐国内外还缺乏专门的抗震设计规范,且对其抗震性能的研究还处于初步的阶段。LNG储罐作为一种大型的存储结构,一旦发生震害倒塌,将会给生态、人文和经济造成巨大的损失。所以在我国大量兴建LNG储罐的同时,对其开展抗震性能的分析具有实际工程意义。
　　本文的主要研究内容和结果包括以下四个部分:
　　(1)以实际LNG储罐工程资料为研究背景,利用ANSYS及LS-DYNA有限元分析平台,建立了160000m3的LNG储罐混凝土外罐的精细化模型,其中包括对结构产生一定约束效果的扶壁柱和环梁;进行了合适的单元选取和划分,并介绍了材料的本构关系。
　　(2)研究空罐及满液位泄露条件下LNG储罐混凝土外罐的振动特性,采用附加质量法进行结构模态分析,结果显示:空罐状态下混凝土外罐的固有振型为穹顶的振动变形,并较早的激发出了环向多波效应;当内罐发生满液位泄露工况下,内部的柔性液体与外罐罐壁的共同作用,会明显降低外罐的自振频率,且数值分析结果得到了理论验证。
　　(3)选取了具有代表性的三条天然地震动记录与一条人工地震波,采用全过程时程分析方法对全容式LNG储罐混凝土外罐进行了单向、双向及三向地震动力响应分析。多量化参数数值计算结果表明:地震动记录的场地土条件、地震动输入维数、水平地震动输入方向与扶壁柱的角度关系皆是影响LNG储罐混凝土外罐地震响应的关键因素。
　　(4)参考国外对LNG储罐的抗震设防要求,采用等效惯性法力对LNG储罐混凝土外罐分别进行操作基准地震(OBE)和安全停运地震(SSE)工况下的地震响应计算,结果显示:结构的环向应力和位移响应规律与动力时程分析结果相似。

目录

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目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2 LNG储罐的介绍

1.3 LNG储罐的震害分析

1.4 LNG储罐的国内外研究现状

1.5本文研究内容

第2章 160000m3 LNG外罐有限元模型的建立

2.1有限元分析方法简介

2.2 LNG储罐混凝土外罐有限元模型的建立

2.3本章小结

第3章 LNG储罐混凝土外罐的模态分析

3.1引言

3.2 LNG混凝土外罐空罐的模态分析

3.3泄露工况下LNG混凝土外罐的模态分析

3.4 LNG混凝土外罐模态分析结果的理论验证

3.5本章小结

第4章 多维地震动下LNG混凝土外罐的动力时程分析

4.1引言

4.2地震动与基本参数的选取

4.3多维地震下LNG储罐混凝土外罐的动力时程分析

4.4本章小结

第5章 LNG混凝土外罐等效惯性力法分析

5.1引言

5.2关于OBE和SSE

5.3等效惯性力法

5.4有限元分析结果

5.5本章小结

结论与展望

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果