非錨固圓柱形儲液罐地震模擬及提離響應(yīng)實驗研究.pdf

1、大型立式非錨固圓柱形儲液罐憑借其投資少、占地面積小、呼吸損耗小、能耗低和便于操作管理等優(yōu)點，在石油儲備基地中被各國廣泛采用。其在使用中的安全可靠性極為重要，地震中儲液罐一旦遭到破壞，將帶來重大的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染，甚至危及生命安全。
　　 本文在國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計劃重點項目(項目編號:2009AA044803)、國家科技支撐計劃項目（項目編號:2011BAK06B02）的資助和支持下，基于非錨固鋼制圓柱形儲液罐模型進(jìn)

2、行地震模擬實驗，綜合考慮了多種因素的影響，系統(tǒng)地研究了地震動作用下模型罐系統(tǒng)的提離響應(yīng)，開展的主要工作如下:
　　 (1)完成了圓柱形鋼制非錨固儲液罐模型的大型地震模擬實驗。詳細(xì)介紹了實驗過程和數(shù)據(jù)處理方法。系統(tǒng)地闡述了實驗中所選用的實驗設(shè)備、實驗方法、模型罐設(shè)計和制作、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測點布置方法、實驗用地震激勵及其輸入方法等實驗基本情況。實驗?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)包括空罐模型、半罐模型、滿罐模型和浮頂罐模型。地震激勵種類包括實測天然

3、波、人工擬合波、白噪聲波和簡諧波。
　　 (2)測試分析了模型罐的加速度動態(tài)響應(yīng)情況;闡述了加速度時程實驗數(shù)據(jù)的分析方法;解決了多臺采樣設(shè)備的不同步及測量結(jié)果存在差異這一實驗研究中普遍存在的問題;以加速度實驗結(jié)果為基礎(chǔ)研究了各模型罐頻譜特性，詳細(xì)闡述各模型罐頻譜分析的方法和實驗結(jié)果;應(yīng)用ANSYS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了各模型罐系統(tǒng)的低階頻率和基本頻率;參照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范中的方法計算得到半罐和滿灌模型的基本頻率;將實驗、

4、數(shù)值模擬和設(shè)計規(guī)范計算結(jié)果進(jìn)行比較研究，并分析了三者存在一致性和差異的原因。
　　 (3)研究了地震動的多維性對模型罐豎向絕對位移和提離響應(yīng)的影響。提出應(yīng)同時關(guān)注罐體豎向絕對位移和罐體提離情況;比較一維不同方向激勵對模型罐響應(yīng)的影響，提出開展多維地震激勵下模型罐動態(tài)響應(yīng)研究必要性;比較一維激勵和多維組合激勵對模型罐響應(yīng)的影響，研究表明多維組合激勵下模型罐提離值甚至高于不同方向的一維激勵作用下提離值之和;并進(jìn)一步研究了多維組合激勵

5、中Z向分量的變化對模型罐動態(tài)響應(yīng)規(guī)律的影響，提出Z分量的變化對提離響應(yīng)的影響明顯。
　　 (4)研究了多種因素對模型罐動態(tài)響應(yīng)規(guī)律的影響。將儲液高度、有無浮頂情況、地震波加速度幅值、地震波頻率、場地類別等因素作為可變參數(shù)，實驗得到各因素以及它們聯(lián)合作用下的位移和提離響應(yīng)行為規(guī)律和數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　 (5)實驗得到不同工況下的動液壓力時程數(shù)據(jù)，提出在地震動作用下，應(yīng)用雨流計數(shù)法，同時以實驗測得的壓力均值、壓力幅值和有效幅值