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全容式LNG储罐的地震响应分析

作　者: 李思
导　师: 丁红岩
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: LNG储罐 地震响应 有限元 应力分析
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 174次
引　用: 3次
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内容摘要


本文首先介绍了LNG储罐抗震分析的国内外研究现状,总结了常用的储罐地震响应分析方法,并对其适用范围及优缺点进行了对比。参照国内储罐抗震设计规范,针对某大型LNG储罐作地震响应的实例分析。依照规范所给出的公式对储罐的地震响应进行计算,求出储罐的自振周期、水平地震作用力、地震倾覆力矩、液体晃动波高以及地震作用产生的动应力,并且按规范要求做抗震验算,为有限元分析计算提供对比和参照。然后利用有限元软件ANSYS对该储罐进行有限元分析,建立有限元模型,通过ANSYS功能模块,实现固液耦合分析,通过模态分析得出储罐在空载、满载时的各阶自振频率。施加重力荷载,对储罐作静载分析。并以等效惯性力分析及瞬态动力分析两种方法施加地震荷载,对储罐在OBE(运行基准地震水平)和SSE(安全停机地震水平)两种工况下进行地震响应分析,得出储罐的应力分布及变形情况,分析最不利部位对结构抗震的影响。对储罐进行抗震验算,与规范算法进行比较和分析。最后进行总结和展望,提出有利于提高LNG储罐抗震能力的设计施工方法,对LNG储罐的发展前景作出预测。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 国内外研究现状  7-8
  1.2 LNG 储罐的类型  8-10
    1.2.1 地上式储罐  8-9
    1.2.2 半地下式储罐  9
    1.2.3 地下式储罐  9-10
    1.2.4 坑内式储罐  10
  1.3 储罐地震破坏形式  10-12
    1.3.1 底圈罐壁产生象足式破坏  10-11
    1.3.2 菱形屈曲  11
    1.3.3 液—罐的耦合振动破坏  11-12
    1.3.4 罐顶与罐壁的连接破坏  12
    1.3.5 罐底损坏，罐体移位  12
  1.4 本文的主要工作内容  12-13
第二章 LNG储罐地震响应分析方法  13-20
  2.1 理论分析的方法  13-17
    2.1.1 Haroun - Housner 力学模型  13-15
    2.1.2 单自由度的简化算法  15-17
  2.2 等效静力的方法  17-18
  2.3 等效惯性力的方法  18
  2.4 瞬态动力分析的方法  18-19
  2.5 地震谱响应分析的方法  19-20
第三章 工程算法的应用研究  20-28
  3.1 LNG 储罐参数  20-21
  3.2 自振周期  21-23
    3.2.1 石油化工钢制设备抗震设计规范（SH3048-1999）  21-22
    3.2.2 钢制常压立式圆筒形储罐抗震鉴定标准（SHT3026-2005）  22-23
  3.3 地震作用  23-26
    3.3.1 地震影响系数  23-24
    3.3.2 水平地震作用力  24-25
    3.3.3 地震倾覆力矩  25
    3.3.4 晃动波高  25-26
  3.4 许用应力  26
  3.5 抗震验算  26-28
第四章 ANSYS有限元分析  28-61
  4.1 基本理论  28-29
  4.2 钢筋混凝土结构的有限元模型  29-32
    4.2.1 分离式  29
    4.2.2 组合式  29-31
    4.2.3 整体式  31-32
  4.3 单元选择及定义  32-34
    4.3.1 预应力钢筋  32
    4.3.2 混凝土外罐  32-33
    4.3.3 划分单元  33
    4.3.4 膨胀珍珠岩  33
    4.3.5 内罐钢板  33
    4.3.6 LNG 液体  33-34
  4.4 建模过程  34-37
    4.4.1 钢筋混凝土外罐  34
    4.4.2 钢筋混凝土承台  34-35
    4.4.3 9%镍钢内罐  35
    4.4.4 膨胀珍珠岩保温层  35-36
    4.4.5 外罐壁中的水平和竖向预应力钢筋  36-37
    4.4.6 LNG 液体  37
  4.5 约束、荷载及阻尼的施加  37-38
  4.6 模态分析  38-40
  4.7 静载分析  40-45
  4.8 等效惯性力分析  45-55
    4.8.1 OBE 工况  46-51
    4.8.2 SSE 工况  51-55
  4.9 瞬态动力分析  55-61
    4.9.1 OBE 工况  56-58
    4.9.2 SSE 工况  58-61
第五章 结论和展望  61-63
参考文献  63-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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