储罐尺寸效应对其地震响应的影响分析

摘要

储罐在商业、军用、民用、核电站,特别是石化工业中有着广泛的应用。它常常储存易燃、易爆的液态介质,一旦遭受地震破坏,大量可燃液体外泻和燃烧,可能导致惨重的经济损失及毁灭性的次生灾害。因此储罐的抗震性能是地震区储罐设计的关键问题之一,储罐的地震响应成为研究的焦点,这对减小储罐地震灾害具有重要的意义。
　　 本文考虑了地基与储罐的相互作用,液体与储罐之间的耦合问题,以计算机数值模拟技术为研究手段,利用大型有限元分析软件ADINA,建立立式圆柱形非锚固储罐的罐-液-地基整体数值模型,来研究储罐尺寸效应对其地震响应的影响,以便为以后储罐的抗震设计提供依据,更有针对性。主要研究内容包括：⑴总结了国内外在储罐抗震研究方面理论及试验所取得的成果,提出还需解决的问题。⑵总结了有限元方法的分析步骤以及大型有限元软件ADINA的适用性,并针对储罐在地震作用下的动力反应特点,总结了储罐动力响应的基本方程、流体运动基本方程和罐-液耦合系统的有限元方程,为论文奠定理论基础。⑶应用ADINA有限元软件,考虑罐-液耦合及储罐与地基的相互作用,建立了八种不同尺寸储罐的有限元模型,并设置不同的储液高度,模拟储罐系统在地震作用下的动力响应。⑷考虑不同的储液高度并引入变形参数K,分析并总结了储罐的尺寸效应对储液晃动波高、罐壁应力、罐壁加速度峰值以及动液压力等主要响应的影响规律。⑸对储罐底板节点及对应液体节点进行了竖向位移时程分析和应力分析,总结了尺寸效应对储罐底板提离的影响规律,并验证了储罐底板的提离机理。