立式浮放储罐三维地震反应分析及试验研究

论文摘要

立式浮放储罐是石油、石化及相关企业存贮易燃、易爆、有毒介质的重要工业设施，一旦在地震中产生破坏，其灾害后果十分严重。储罐抗震是储罐设计的关键问题之一。强震观测与地震灾害结果害表明，地震动是多维的随机振动，结构的破坏受多维地震动的影响占有一定权重，目前国内外研究者进行的储罐受—维地震激励的研究具有一定的局限性。 论文在储罐抗震问题的研究中，考虑三维地震动影响，进行立式浮放储罐的地震反应分析与实验研究。目的在于得到深入精确的立式浮放储罐地震反应，为储罐抗震设计提供更为科学的依据。 在论文中，首先系统地综述了结构三维地震反应研究和立式储罐地震反应研究的发展现状，提出了本文主要研究工作。其次，阐述了结构多维地震反应分析理论。总结了多维地震动震害，较系统地介绍了地震动的多维特性，多维地震动分量的观测方法，多维地震动反应分析的方法。再次，对立式浮放储罐三维地震反应进行了有限元分析。针对立式浮放储罐，考虑地基土的影响及罐壁与液体耦合，依据有限元原理，利用ADINA大型有限元软件建立了储罐数值分析模型，得出了储罐在三维地震动下的地震反应定量结果。由于，储罐在三维地震动下的地震反应是十分复杂的，为了在更深层次上理解储罐在三维地震动下的地震反应对立式浮放储罐三维地震反应进行简化分析。考虑竖向和水平方向的地震动分量影响，建立立式浮放储罐多质点体系简化分析方法。所建立的简化方法，可以运用到系列储罐地震响应分析中。再次，对立式浮放储罐进行了三维振动台试验研究。进行了1000立方米储罐的1／4缩尺模型地震动台模拟试验，通过输入水平、竖向、三维地震激励，测试立式浮放储罐的地震响应，并利用ADINA软件进行了模型罐的三维地震反应数值分析。试验的设计和所得出的结果为立式浮放储罐的抗震设计提供了可靠的依据。 最后，对本文的研究内容进行了总结并提出了与本文研究工作密切相关尚需进一步研究的工作。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 立式储罐地震响应研究的现状
• 1.2.1 储罐的震害及其特点
• 1.2.2 储罐的抗震研究
• 1.3 结构三维地震反应研究进展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 结构多维地震反应分析理论和弹塑性有限元分析的理论基础
• 2.1 结构多维地震的震害
• 2.1.1 结构竖向震害
• 2.1.2 结构扭转震害
• 2.2 地震动的多维特性
• 2.2.1 地震波和弹性波动理论
• 2.2.2 地震动转动分量
• 2.3 地震动特性和结构多维地震反应分析
• 2.3.1 地震动特性
• 2.3.2 结构多维地震反应分析方法
• 2.4 弹塑性有限元分析的理论基础
• 2.4.1 有限元和变分原理
• 2.4.2 弹塑性有限元计算方法建立的理论基础
• 2.5 本章小结
• 第3章 立式浮放储罐三维地震反应有限元分析
• 3.1 有限元法分析步骤
• 3.2 立式储罐有限元模型建立
• 3.2.1 ADINA有限元软件简介
• 3.2.2 立式浮放储罐系统有限元模型建立
• 3.3 立式储罐三维地震反应有限元分析
• 3.3.1 有限元求解方法
• 3.3.2 地震波输入
• 3.3.3 立式浮放储罐多维地震反应加速度分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 立式浮放储罐三维地震反应简化分析
• 4.1 水平地震激励下立式浮放储罐简化力学模型
• 4.1.1 浮放储罐水平激励基本假设和分析
• 4.1.2 储罐地震反应分析
• 4.1.3 储罐简化等效力学模型
• 4.1.4 考虑地基影响力学模型的修正
• 4.2 竖向地震作用下浮放储罐地震响应分析
• 4.2.1 系统假定
• 4.2.2 力学模型
• 4.3 立式浮放储罐多维地震响应分析
• 4.4 简化分析方法算例
• 4.5 本章小结
• 第5章 立式浮放储罐三维地震动台试验研究
• 5.1 试验模型设计
• 5.1.1 储罐模型动力试验相似关系的确定
• 5.1.2 模型材料及尺寸设计
• 5.2 地震动激励与测点布置
• 5.2.1 地震波输入工况
• 5.2.2 测点布置
• 5.3 模型罐试验结果与分析
• 5.3.1 加速度时程分析
• 5.3.2 位移时程分析
• 5.3.3 储罐提离效应分析
• 5.3.4 应变时程分析
• 5.3.5 多维地震激励下储罐反应频谱特性
• 5.4 模型罐数值分析与试验结果对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历