大型LNG储罐在静力及动力工况下的有限元分析

摘要

近年来，在国外技术的支持下，我国多个地区建设了多座大型LNG全容式储罐。同时，在从事储罐建设事业的人员和科研人员的共同努力下，国内在大型LNG储罐的建造和设计技术上也取得了很大的进步，但在很多方面仍然存在技术上的问题，不能完全实现LNG储罐国产化，这就需要更多的后来人员在关键技术上的关注和研究分析。
　　 本文以大型LNG储罐预应力钢筋混凝土外罐壁为研究对象，所做的主要工作如下：
　　 1.采用ANSYS有限元软件建立了16万m3容积的大型LNG储罐外罐的有限元三维模型。
　　 2.参考国内外荷载规范及工程经验资料，确定了各种荷载的取值。同时，采用规范中提出的极限状态设计法，给出了正常荷载工况和偶然荷载工况下各荷载组合公式，并明确了可变荷载组合系数及各荷载偏系数(中国规范称为分项系数)的取值。
　　 3.对LNG储罐外罐在不同工况下进行了有限元计算和分析，得出各种荷载组合工况作用下LNG储罐外罐水平截面和竖直截面的内力沿着高度的变化规律，并对各项结果进行了对比分析。
　　 通过对ANSYS软件计算出的结果的分析发现：LNG储罐在各工况下，罐体顶部和底部所受的内力最大，且拉应力值超出了混凝土抗拉强度设计值，相应部位属于带裂缝工作状态；在荷载(荷载效应)组合中，欧洲规范能适用于荷载组合及荷载效应组合，中国规范只适用荷载效应组合，中国规范的得出的结果较欧洲规范更加偏于安全；在欧洲规范组合中，工况2和工况4在设计中占主导地位，即对罐体产生的内力最为不利。