大型全容式隔震LNG储罐动力响应分析

摘要

近年来,国内液化天然气(简称LNG)需求迅猛发展,LNG接收终端建设地点也逐渐由以往的低烈度区向高烈度区发展。全容式LNG储罐由于其良好的稳定性和安全性使其成为储罐设计和建造的主流形式。要实现储罐设计和建造的完全国产化,其关键点为全容式储罐的抗震研究,其中储罐隔震技术的应用已成为研究的热点。本文以实际工程为例,采用有限元软件ANSYS,建立不同场地类别条件下,不同液位高度的隔震储罐模型,通过对比隔震前后储罐的动力响应,研究影响隔震效果的因素。研究结果表明:
　　1.不同场地类别,隔震后储罐内力峰值均有降低。外罐为短周期振动,内力时程曲线比较“陡峭”,而内罐和结构整体内力曲线则比较“平缓”,周期较长。隔震后,内外罐壁相对位移和加速度曲线比隔震前平缓,周期拉长。相对位移峰值和相对加速度峰值均有所降低,外罐减震率不及内罐。
　　2.同一场地地震波作用下,半罐液位减震率较满罐时大,隔震效果更好。隔震后,外罐减震率一般比内罐大,外罐减震效果优于内罐;相较于满罐液位,半罐液位内罐的减震率有提高。
　　3.空罐时,隔震储罐也有很好的隔震效果。储罐整体结构、外罐、内罐内力在隔震后均有很大程度减小。隔震后振动周期变长。空罐液位由于内罐自身质量相对外罐很小,故基底总剪力中外罐部分所占比重在90％以上,储罐设计时不作为控制工况。
　　4.在四种场地类别相应的地震波分别作用下,尽管隔震效果有差异,但结构整体总剪力减震率均不小于60%,减震效果良好。
　　6.隔震支座力学特性显著影响隔震效果。屈服力最低的隔震支座地震内力和位移响应最小,隔震效果最佳。屈服力低可使隔震支座及早进入屈服后刚度阶段,隔震层的耗能机制更好。因此,隔震储罐结构设计时,采用较低屈服力的隔震层减震效果好。
　　6.在一定隔震参数下,烈度提高,隔震储罐减震率有所降低;由于烈度提高后,动力响应峰值随之增大,因此,尽管减震率有所降低,但内力和位移降低幅度更大,减震效果良好。隔震储罐对于高烈度地区仍然适用。
　　7.在同一类场地的不同地震波作用下,隔震储罐的动力响应有差异。当地震波自身周期远离未隔震储罐周期,则储罐的地震响应会降低。如果地震波周期变短,隔震储罐的减震率有降低趋势,但整体结构的内力减震率仍高于50%,减震效果良好。

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第一章 绪论

1.1课题的产生背景

1.2课题的研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本章小结

第二章 LNG储罐有限元理论

2.1有限元分析理论及方法

2.2 ANSYS中的本构模型

2.3输入地震波的选择

2.4本章小结

第三章 隔震储罐有限元建模

3.1工程概况

3.2储罐建模单元选择

3.3基底隔震层的设计

3.4本章小结

第四章 地震作用下LNG储罐动力响应分析

4.1模态分析

4.2时程分析

4.3本章小结

第五章 隔震橡胶支座参数影响分析

5.1隔震支座力学特性的影响

5.2烈度

5.3多条地震波

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

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