大型儲罐的抗震可靠性分析及其震害預(yù)測.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對進口能源的依賴程度越來越高，從國家的石油安全考慮，我國正加快石油戰(zhàn)略儲備基地的建設(shè)。儲罐作為石油戰(zhàn)略儲備基地應(yīng)用最廣泛的儲液容器，單罐的容積逐漸向大型化發(fā)展。由于儲罐多用于存儲易燃、易爆介質(zhì)，一旦遭遇地震發(fā)生破壞，不僅直接威脅到附近人的生命，而且還可能導致毀滅性的次生災(zāi)害。特別是大型儲罐，如果大量的石油外泄和燃燒，將會給生產(chǎn)和國民經(jīng)濟造成嚴重損失。由于儲罐地震災(zāi)害后果的嚴重性，儲罐必須進行抗震設(shè)計，但儲罐特別是

2、大型儲罐的地震動力響應(yīng)機理相當復雜，這給儲罐的抗震計算帶來了較大的困難。目前的大型儲罐的抗震設(shè)計或抗震鑒定規(guī)范和標準中都是對儲罐的地震動力響應(yīng)作了相當程度的簡化。有必要對大型儲罐的地震動力響應(yīng)作更深入的分析，提高儲罐抗震設(shè)計的可靠性，建立比較完善的儲罐震害預(yù)測方法來盡可能避免儲罐地震災(zāi)害的發(fā)生，或在地震災(zāi)害發(fā)生前后能比較準確地進行地震災(zāi)害預(yù)測，以采取及時有效的應(yīng)急對策。
　　 在流固耦合動力學基本原理的基礎(chǔ)上采用Adina8.5

3、通用有限元軟件的勢流體單元對100000m3錨固罐進行流—固耦合的數(shù)值模擬。模擬了錨固罐在不同地震烈度、不同儲液深度下儲罐相應(yīng)動力響應(yīng)。模擬結(jié)果顯示地震烈度、儲液深度對儲罐地震動力響應(yīng)影響很大，特別是儲液深度較大、地震烈度較高時儲罐地震動力響應(yīng)很顯著。根據(jù)模擬結(jié)果提出在地震活躍期或多發(fā)期應(yīng)減少儲罐的儲液深度(≤2/3 H0)來提高儲罐結(jié)構(gòu)的抗震可靠性。
　　 通過Housner模型和Haroun-Housner模型的簡化計算，總

4、結(jié)了立式儲罐的地震動力響應(yīng)的解析解，結(jié)合我國現(xiàn)行儲罐設(shè)計規(guī)范和抗震鑒定標準對—儲罐系列進行了抗震計算。計算結(jié)果同樣表明：地震烈度、儲罐容積和儲液深度對儲罐的地震動力響應(yīng)影響很大，特別是在儲液深度≥2/3H0、發(fā)生烈度為8度和9度地震時，儲罐的地震動力響應(yīng)很強烈；對于“細高型”的小型儲罐和“矮胖型”的大型儲罐，地震動力響應(yīng)規(guī)律是不同的；在此基礎(chǔ)上提出了在進行儲罐抗震設(shè)計時要綜合考慮儲罐的高度與半徑之比以及罐壁厚度與半徑的比的影響，并定義了

5、一個變形參數(shù)K，K=√H0/R·√t/R。
　　 將建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計理論引入到大型儲罐的抗震設(shè)計中，分析總結(jié)了大型儲罐的隨機變量，確定了主要失效模式并建立其對應(yīng)的極限狀態(tài)方程。利用可靠度計算的JC法并結(jié)合MATLAB的優(yōu)化工具箱自編計算程序，對主要失效模式在不同儲液深度、不同地震烈度下的可靠度進行了計算。得出隨著儲液深度增大、地震烈度增大，儲罐可靠度降低，且得出在高地震烈度下儲液深度不宜超過設(shè)計最大深度的2/3的結(jié)論。