大型石油储罐应力与基础沉降分析

论文摘要

随着我国石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施,石油储罐大型化成为发展的必然趋势。储罐大型化同时带来许多新问题,如储罐刚度降低,基础不均匀沉降加大,储罐长期使用导致底板褶皱变形、底板腐蚀漏油概率增多等,伴随问题的解决提出一些改善措施,其中新型环保型基础的出现是一项重大突破。环保型基础即碎石环墙式基础与环保技术的结合,基础顶面中间低、周围高,底板呈倒锥形。而大型储罐常用的环墙式基础,中间高、周围低,且无环保措施,底板呈正锥形。国外已开展倒锥形基础方面的研究工作并投入使用,我国仅在南海石化项目中首次使用。目前我们对该基础储罐的力学性能还不完全了解。本文以15万方大型储罐为研究对象,采用数值模拟方法研究正、倒锥形基础储罐,主要做了以下几方面工作:1、运用ANSYS软件建立大型储罐的二维轴对称有限元模型,选取DP弹塑性模型模拟地基土的本构关系,采用接触模型模拟储罐与地基之间的移动边界条件。2、开展正、倒锥形基础储罐的静强度对比研究。分析结果表明:倒锥基础储罐底板应力比正锥基础储罐底板应力大幅减小,能有效改善底板褶皱变形、减小底板厚度;倒锥型基础变形后底板及基础负坡度增大,更有利于底板漏液依靠重力流动,解决了底板漏油不方便回收等问题;但大角焊缝处应力值增大,设计时应谨慎。3、对两种类型基础的储罐进行参数分析,包括储罐参数、基础参数和地基参数,总结各种参数对储罐的利弊,供储罐设计参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 0.1 引言
• 0.2 大型储罐国内外研究现状
• 0.2.1 储罐的静力研究
• 0.2.2 储罐的动力分析
• 0.3 储罐发展现状及所面临的问题
• 0.4 本文主要工作
• 第一章 大型储罐静力分析的有限元建模方法
• 1.1 引言
• 1.2 储罐模型基本假设
• 1.3 储罐模型参数及荷载
• 1.4 储罐单元及属性的确定
• 1.4.1 储罐罐体采用的单元
• 1.4.2 地基材料本构关系及地基模拟采用的单元
• 1.4.3 罐体与地基的接触分析及采用的单元
• 1.5 地基范围的选取
• 1.6 ANSYS 非线性问题不收敛问题的常用处理方法
• 1.7 本章小结
• 第二章 15 万方储罐正、倒锥底板工况对比分析
• 2.1 引言
• 2.2 储罐壁板的变形与应力分析
• 2.2.1 储罐壁板的变形
• 2.2.2 储罐壁板应力分析
• 2.3 储罐底板的应力分析
• 2.3.1 储罐边缘板的应力分析
• 2.3.2 储罐中幅板的应力分析以及底板“褶皱”现象的分析
• 2.4 基础沉降及地基应力变化规律
• 2.4.1 基础沉降类型
• 2.4.2 大型储罐基础沉降及底板变形分析
• 2.4.3 地基应力分析
• 2.5 本章小节
• 第三章 储罐参数分析
• 3.1 引言
• 3.2 储罐罐体参数的影响
• 3.2.1 储罐半径影响
• 3.2.2 储罐高度影响
• 3.2.3 边缘板厚度影响
• 3.2.4 罐壁厚度影响
• 3.3 基础参数的影响
• 3.3.1 基础锥面坡度
• 3.3.2 基础厚度
• 3.3.3 砂垫层弹性模量
• 3.4 地基参数的影响
• 3.4.1 地基压缩模量
• 3.4.2 地基泊松比
• 3.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要