预应力LNG储罐张拉工艺研究

论文摘要

随着液态天然气(以下简称LNG)需求的迅速增长以及能源的战略储备要求,对于LNG的储备容器需求日益增多,目前最为广泛使用的是预应力LNG储罐结构。合理计算预应力LNG储罐在承受各种载荷下的内力及变形已成为设计人员的迫切要求。我国对于圆柱形预应力LNG储罐应用也日趋广泛,而国内目前缺乏对其详尽而系统的理论分析与研究,特别是针对其的预应力张拉工艺方面在国内研究还很少。本文针对50000m3预应力LNG储罐混凝土外墙的动力分析进行了地震响应模拟,主要工作如下:1.使用ANSYS有限元软件,建立适用于经典壳体理论的圆柱形预应力LNG储罐混凝土外墙的有限元模型。合理地选取模拟储罐的混凝土实体单元和预应力筋杆单元。2.对预应力LNG储罐的张拉,从类似构筑物(圆形水池、筒仓、煤仓等)获取参考,先进行环向预应力筋的张拉,比且考虑实际施工的条件,人工、设备等,从上而下或从下而上不同顺序张拉,然后进行竖向预应力筋的张拉;在竖向方面,必须对称张拉,采用两点、三点、四点张拉。运用ANSYS有限元分析软件,对环向张拉采用四分之一储罐,竖向张拉采用全罐模拟。3.通过两单元相互耦合,采用等效降温法来模拟在实体单元中的预应力筋效应。通过对圆柱形预应力LNG储罐外墙模型进行内力计算分析,获得储罐外墙在不同张拉顺序下,应力及位移的变化情况。从而得出,更加符合现场实际施工条件,得出一个安全、经济、合理的张拉方案,为实际工程提供理论依据和数值分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 0.1 引言
• 0.2 LNG 储罐的形式
• 0.3 预应力LNG 储罐国内外研究的现状
• 0.3.1 国外研究的现状
• 0.3.2 国内研究的现状
• 0.3.3 与 LNG 储罐相似构建物的研究现状
• 0.4 本文主要研究内容
• 第一章 有限元简介和建模参数的确定
• 1.1 有限元方法概述
• 1.1.1 有限元方法的概念
• 1.1.2 有限元方法的发展概况
• 1.2 ANSYS 有限元软件概述
• 1.2.1 ANSYS 的发展过程
• 1.2.2 ANSYS 软件的功能
• 1.2.3 ANSYS 软件主要特点
• 1.3 预应力LNG 储罐有限元模型的建立
• 1.3.1 基本工程状况
• 1.3.2 工程实例的具体计算参数
• 1.4 有限元模型单元的选取
• 1.4.1 混凝土SOLID65 单元
• 1.4.2 预应力钢筋LINK8 单元
• 1.4.3 ANSYS 对预应力的处理
• 1.5 材料的本构关系
• 1.5.1 混凝土的本构关系
• 1.5.2 钢筋的本构关系
• 1.6 有限元模型的建立
• 1.7 载荷情况
• 1.8 本章小结
• 第二章 预应力筋张拉有限元方法的选择
• 2.1 引言
• 2.2 三种预应力张拉模拟方法的原理
• 2.2.1 力模拟法张拉模拟原理
• 2.2.2 初始应变法张拉模拟原理
• 2.2.3 等效降温法张拉模拟原理
• 2.3 三种方法的优缺点
• 2.4 逆迭代原理
• 2.5 非线性分析
• 2.6 考虑几何非线性分析不收敛问题的常用处理方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 预应力张拉方案的分析
• 3.1 引言
• 3.2 张拉方案的选择
• 3.2.1 环向预应力筋张拉顺序
• 3.2.2 竖向预应力筋张拉顺序
• 3.3 环向张拉不同部位受力分析
• 3.3.1 环向自下而上张拉应力分析
• 3.3.2 环向自上而下张拉应力分析
• 3.3.3 环向自下而上张拉位移分析
• 3.3.4 环向自上而下张拉位移分析
• 3.4 环向张拉数据分析
• 3.5 竖向对称张拉不同部位受力分析
• 3.5.1 四点顺时针对称张拉应力分析
• 3.5.2 四点顺时针对称张拉位移分析
• 3.5.3 三点顺时针对称张拉应力分析
• 3.5.4 三点顺时针对称张拉位移分析
• 3.5.5 两点顺时针对称张拉应力分析
• 3.5.6 两点顺时针对称张拉位移分析
• 3.6 竖向张拉数据分析
• 3.6.1 竖向四点对称张拉分析
• 3.6.2 竖向三点对称张拉分析
• 3.6.3 竖向两点对称张拉分析
• 3.7 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要