大型儲(chǔ)罐的抗震可靠性分析及其震害預(yù)測(cè).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)進(jìn)口能源的依賴程度越來(lái)越高，從國(guó)家的石油安全考慮，我國(guó)正加快石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地的建設(shè)。儲(chǔ)罐作為石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)液容器，單罐的容積逐漸向大型化發(fā)展。由于儲(chǔ)罐多用于存儲(chǔ)易燃、易爆介質(zhì)，一旦遭遇地震發(fā)生破壞，不僅直接威脅到附近人的生命，而且還可能導(dǎo)致毀滅性的次生災(zāi)害。特別是大型儲(chǔ)罐，如果大量的石油外泄和燃燒，將會(huì)給生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。由于儲(chǔ)罐地震災(zāi)害后果的嚴(yán)重性，儲(chǔ)罐必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，但儲(chǔ)罐特別是

2、大型儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，這給儲(chǔ)罐的抗震計(jì)算帶來(lái)了較大的困難。目前的大型儲(chǔ)罐的抗震設(shè)計(jì)或抗震鑒定規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中都是對(duì)儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)作了相當(dāng)程度的簡(jiǎn)化。有必要對(duì)大型儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)作更深入的分析，提高儲(chǔ)罐抗震設(shè)計(jì)的可靠性，建立比較完善的儲(chǔ)罐震害預(yù)測(cè)方法來(lái)盡可能避免儲(chǔ)罐地震災(zāi)害的發(fā)生，或在地震災(zāi)害發(fā)生前后能比較準(zhǔn)確地進(jìn)行地震災(zāi)害預(yù)測(cè)，以采取及時(shí)有效的應(yīng)急對(duì)策。
　　 在流固耦合動(dòng)力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上采用Adina8.5

3、通用有限元軟件的勢(shì)流體單元對(duì)100000m3錨固罐進(jìn)行流—固耦合的數(shù)值模擬。模擬了錨固罐在不同地震烈度、不同儲(chǔ)液深度下儲(chǔ)罐相應(yīng)動(dòng)力響應(yīng)。模擬結(jié)果顯示地震烈度、儲(chǔ)液深度對(duì)儲(chǔ)罐地震動(dòng)力響應(yīng)影響很大，特別是儲(chǔ)液深度較大、地震烈度較高時(shí)儲(chǔ)罐地震動(dòng)力響應(yīng)很顯著。根據(jù)模擬結(jié)果提出在地震活躍期或多發(fā)期應(yīng)減少儲(chǔ)罐的儲(chǔ)液深度(≤2/3 H0)來(lái)提高儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的抗震可靠性。
　　 通過(guò)Housner模型和Haroun-Housner模型的簡(jiǎn)化計(jì)算，總

4、結(jié)了立式儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)的解析解，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)—儲(chǔ)罐系列進(jìn)行了抗震計(jì)算。計(jì)算結(jié)果同樣表明：地震烈度、儲(chǔ)罐容積和儲(chǔ)液深度對(duì)儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)影響很大，特別是在儲(chǔ)液深度≥2/3H0、發(fā)生烈度為8度和9度地震時(shí)，儲(chǔ)罐的地震動(dòng)力響應(yīng)很強(qiáng)烈；對(duì)于“細(xì)高型”的小型儲(chǔ)罐和“矮胖型”的大型儲(chǔ)罐，地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律是不同的；在此基礎(chǔ)上提出了在進(jìn)行儲(chǔ)罐抗震設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮儲(chǔ)罐的高度與半徑之比以及罐壁厚度與半徑的比的影響，并定義了

5、一個(gè)變形參數(shù)K，K=√H0/R·√t/R。
　　 將建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)理論引入到大型儲(chǔ)罐的抗震設(shè)計(jì)中，分析總結(jié)了大型儲(chǔ)罐的隨機(jī)變量，確定了主要失效模式并建立其對(duì)應(yīng)的極限狀態(tài)方程。利用可靠度計(jì)算的JC法并結(jié)合MATLAB的優(yōu)化工具箱自編計(jì)算程序，對(duì)主要失效模式在不同儲(chǔ)液深度、不同地震烈度下的可靠度進(jìn)行了計(jì)算。得出隨著儲(chǔ)液深度增大、地震烈度增大，儲(chǔ)罐可靠度降低，且得出在高地震烈度下儲(chǔ)液深度不宜超過(guò)設(shè)計(jì)最大深度的2/3的結(jié)論。