液固耦合及樁土相互作用下的LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)特性及其抗震性能.pdf

1、由于全球能源問題，天然氣將成為21世紀(jì)消費(fèi)量增長(zhǎng)最快的能源，而液化天然氣（Liquefied Natural Gas簡(jiǎn)稱LNG）為天然氣的長(zhǎng)距離輸送提供了方便、可行的方法。全容式 LNG儲(chǔ)罐是目前國(guó)際上LNG接收站常用的結(jié)構(gòu)形式，其作為特種結(jié)構(gòu)，一旦遭到地震破壞，不僅威脅人類的生命財(cái)產(chǎn)安全，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害也十分巨大。因此，針對(duì)LNG儲(chǔ)罐的動(dòng)力特性及其地震作用響應(yīng)分析是LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
　　本文根據(jù)實(shí)際LNG儲(chǔ)罐

2、工程實(shí)例，利用有限元軟件ANSYS建立160000m3的LNG儲(chǔ)罐精細(xì)化模型，主要針對(duì)以下幾個(gè)方面展開研究工作：
　　1、以ANSYS有限元軟件為研究平臺(tái)，建立了160000m3大型LNG儲(chǔ)罐的精細(xì)化模型，確定了相應(yīng)的單元類型、網(wǎng)格尺寸、邊界條件及材料參數(shù)等；給出了預(yù)應(yīng)力及非預(yù)應(yīng)力鋼筋在有限元模型中的實(shí)現(xiàn)方式及液-固耦合方法的建模方式。
　　2、為獲得大型全容式LNG儲(chǔ)罐的自振特性，利用直接耦合法對(duì)液體單元和罐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行流固

3、耦合約束，采用縮減法進(jìn)行儲(chǔ)罐振動(dòng)特性分析，獲得了空罐、正常工作時(shí)滿液位以及滿液位泄露、半液位泄露四種工況下鋼制內(nèi)罐與預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的振動(dòng)特點(diǎn)和振動(dòng)周期；分析了液體與罐體相互作用時(shí)，液體對(duì)罐體結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響及其規(guī)律，掌握了預(yù)應(yīng)力、罐內(nèi)氣壓和底板約束數(shù)量等參數(shù)對(duì)外罐結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。
　　3、選取El-Centro、Taft以及人工地震動(dòng)對(duì)LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)分析，得到儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)在不同工況、地震動(dòng)施加方向的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，總

4、結(jié)了儲(chǔ)罐的響應(yīng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的受力不利部位，并確定了地震動(dòng)在結(jié)構(gòu)上的最不利施加方向；計(jì)算了考慮地震動(dòng)作用參與的最不利荷載組合，通過與靜力荷載效應(yīng)的對(duì)比，得出了地震作用對(duì)于LNG結(jié)構(gòu)混凝土外罐占主導(dǎo)地位的結(jié)論。
　　4、利用Winkler地基梁假設(shè)，考慮LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的樁土相互作用，獲得了結(jié)構(gòu)樁土相互作用下的振動(dòng)特性；采用Deepsoil場(chǎng)地地震反應(yīng)計(jì)算軟件，分析不同類型土層在峰值加速度為220gal的El-Centro和Taft地