鋼儲罐在實(shí)測不均勻沉降下的結(jié)構(gòu)性能.pdf

1、式圓柱形鋼儲罐通常由圓柱殼、頂蓋和底板組成，廣泛應(yīng)用于固體和液體的存儲。根據(jù)頂蓋對罐體的約束作用，儲罐可分為浮項(xiàng)罐和固頂罐兩類。建造在軟土地基上的大型鋼儲罐經(jīng)常會產(chǎn)生各種沉降變形，其中罐周不均勻沉降對結(jié)構(gòu)的影響最為不利，是導(dǎo)致實(shí)際儲罐工程事故的主要原因。 以往對鋼儲罐在不均勻沉降下受力性能的研究大多基于諧波沉降，通過諧波沉降解的疊加得到實(shí)際沉降下的結(jié)果，但簡單的疊加對于高度非線性的薄壁殼體結(jié)構(gòu)顯然是不合適的。因此研究儲罐在實(shí)際不

2、均勻沉降下的非線性響應(yīng)十分必要。 本文收集整理了8個儲罐沉降變形的實(shí)測數(shù)據(jù)，并利用傅立葉分解分析罐周不均勻沉降的組成與特點(diǎn)。分析表明，儲罐結(jié)構(gòu)的實(shí)際沉降總體上可分為整體不均勻沉降和局部不均勻沉降兩類。 通過非線性有限元分析系統(tǒng)考察了浮頂罐和固頂罐在上述兩類不均勻沉降下的結(jié)構(gòu)性能。研究表明兩類儲罐均對不均勻沉降十分敏感。整體不均勻沉降下的浮頂罐，罐頂環(huán)梁的局部屈曲表現(xiàn)出穩(wěn)定的后屈曲性能，結(jié)構(gòu)最終因罐壁殼體整體失穩(wěn)而破壞。局

3、部不均勻沉降下的浮頂罐，當(dāng)局部化程度較高時，罐壁出現(xiàn)局部跳躍屈曲，但設(shè)計時仍可利用其穩(wěn)定的后屈曲性能。固頂罐在不均勻沉降下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與沉降分布特性有關(guān)，分別表現(xiàn)為罐壁剪切屈曲或罐底局部象腳屈曲?？傮w而言，不均勻沉降對固頂罐的影響比浮頂罐更嚴(yán)重。 本文還考慮了周向軸對稱分布的焊縫凹陷對實(shí)測不均勻沉降下鋼儲罐受力性能的影響。研究表明焊縫凹陷的影響可以近似為環(huán)梁的作用，焊縫凹陷在承受周向彎曲的同時也會阻止不均勻沉降的往上傳遞，導(dǎo)致罐底

4、軸向壓應(yīng)力增大、罐頂徑向位移的減小，并對儲罐的失穩(wěn)狀態(tài)產(chǎn)生一定影響。 儲罐在不均勻沉降作用下會產(chǎn)生變形，本文引入此變形作為初始幾何缺陷，進(jìn)一步分析軸壓作用下浮項(xiàng)罐的受力性能。研究表明，軸壓下的浮頂罐對這類沉降變形缺陷十分敏感。 變壁厚儲罐通過有效利用自身剛度可使儲罐設(shè)計更經(jīng)濟(jì)合理。本文對變壁厚浮頂罐進(jìn)行了罐周諧波沉降下的線性分析，討論主要幾何參數(shù)對儲罐結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力的影響，并與諧波沉降下等壁厚儲罐的受力性能進(jìn)行比較分析。