立式储罐三维基础隔震体系动响应分析研究

论文摘要

储罐是石油和天然气资源开发的基础性设施,是能源利用、再生产和供给的重要设施。由于其存贮易燃、易爆、有毒介质,一旦发生地震灾害,其后果十分严重,同时容易产生火灾和环境污染等次生灾害,给人类的生存和生态环境造成严重的影响,给生产和国民经济造成严重的损失。强震观测与地震灾害结果表明,地震是一种多维的随机振动。它不仅具有水平、竖向三个正交平动分量,同时还具有转动分量。目前,国内外研究者对隔震技术的研究主要停留在单纯的水平隔震上,对同时实现水平隔震和竖向隔震的三维隔震研究也主要集中在反应堆和少量房屋结构和桥梁结构上,而对于应用于立式储罐的三维隔震器减震装置的研究还没有相关报道。本课题针对立式钢制储罐,考虑三维地震动影响,进行三维基础隔震装置的设计以及有限元分析、立式钢制储罐三维基础隔震系统的简化分析。其研究工作主要有:(1)概述了结构抗震设计思想的演变与发展以及基础隔震装置的发展概况,重点论述了立式储罐隔震研究的发展概况,并指出了其存在的不足。引入三维隔震控制思想,提出了本论文研究的主要内容。(2)三维环形隔震支座的设计理论研究:提出了扇环铅芯叠层橡胶—碟簧三维隔震支座,对其设计计算进行了全面的理论研究,给出了三维环形隔震支座的设计方法。(3)扇环铅芯叠层橡胶支座水平力学性能数值仿真研究:设计了扇环铅芯叠层橡胶支座模型,采用ANSYS有限元分析软件对其进行动载模拟,给出了隔震层刚度和阻尼的影响因素,验证了隔震支座设计理论和方法的可靠性。(4)立式钢制储罐三维隔震结构简化力学模型动响应分析:建立了储罐三维基础隔震结构体系简化力学模型,采用时程分析法和“平方和开平方”法计算了储罐三维隔震结构体系的地震反应。(5)结论:对本论文的研究成果进行系统总结,提出与本论文研究工作密切相关尚需进一步深入研究的内容。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 绪论
• Ⅰ 结构抗震设计思想的演变与发展
• Ⅱ 基础隔震装置研究进展
• Ⅱ-Ⅰ 隔离水平地震的基础隔震装置
• Ⅱ-Ⅱ 隔离竖向地震的基础隔震装置
• Ⅱ-Ⅲ 三维基础隔震装置研究概况
• Ⅲ 立式钢制储罐抗震研究概况
• Ⅳ 本论文研究的目的和意义
• Ⅴ 本论文主要研究内容
• Ⅵ 本章小结
• 第一章 立式钢制储罐三维环形隔震装置的设计
• 1.1 引言
• 1.2 三维环形基础隔震装置的基本构成
• 1.3 扇环铅芯叠层橡胶支座设计
• 1.3.1 扇环铅芯叠层橡胶支座的材料特性
• 1.3.2 扇环铅芯叠层橡胶支座的形状系数
• 1.3.3 扇环铅芯叠层橡胶支座的力学性能设计
• 1.4 筒式粘弹性阻尼器－碟形弹簧支座的设计
• 1.4.1 碟形弹簧支座设计
• 1.4.2 筒式粘弹性阻尼器导向杆的设计
• 1.4.3 筒式粘弹性阻尼器结构的设计方法
• 1.5 三维环形基础隔震支座的设计
• 1.5.1 强度设计
• 1.5.2 刚度设计
• 1.5.3 阻尼设计
• 1.5.4 极限变形验算
• 1.5.5 三维环形基础隔震支座的设计流程
• 1.6 本章小结
• 第二章 扇环铅芯叠层橡胶支座水平力学性能有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 扇环铅芯叠层橡胶支座的本构模型
• 2.2.1 大变形时橡胶材料的本构模型
• 2.2.2 铅芯的力学本构关系
• 2.2.3 扇环铅芯叠层橡胶支座的力学模型
• 2.3 扇环铅芯叠层橡胶支座力学性能有限元分析
• 2.3.1 有限元分析要点
• 2.3.2 支座有限元分析模型的建立
• 2.3.3 有限元计算结果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 立式钢制储罐三维基础隔震动响应简化分析
• 3.1 引言
• 3.2 立式钢制储罐三维基础隔震动力方程的建立
• 3.2.1 水平地震激励下动力方程的建立
• 3.2.2 竖向地震激励下动力方程的建立
• 3.3 方程求解的数值积分方法
• 3.4 地震动时程的选取
• 3.5 算例与分析
• 3.5.1 时程分析
• 3.5.2 隔震效果分析
• 3.5.3 多维地震响应分析
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要