钢储液罐在地震激励下考虑罐液相关作用与局部屈曲的动力行为-结构工程专业论文.docxVIP

摘要钢储藏罐在地震中可能受到损坏，并伴随发生严重的火灾和环境污 摘要 钢储藏罐在地震中可能受到损坏，并伴随发生严重的火灾和环境污 染等次生灾害，给人民的生命财产带来巨火损失。虽然近年来对钢储藏 罐的相关研究逐渐增多，但其震害仍屡见不鲜，主要包括象足式鼓曲和 钢储藏罐的局部失效等震害形式。 钢储藏罐的位置可高于地面(塔或隔离的储藏罐)、位于地面或处 于地下。位于地面的圆筒形钢储藏罐主要是由承受储罐径向储液压力的 钢板壁、阻止储液泄漏的薄底板和起到使储液与罐外气体隔离的薄顶构 成。罐顶可以为锥形或球形等不同的几何型式。通常情况下，钢储藏罐 按照高径比可分为高储藏罐和低(宽)储藏罐。也可按照支撑条件分为 有锚和无锚两种。 现有的抗震设计方法中，对于具有不同规格和不同结构(锥形和球 形罐顶)的圆筒形钢储藏罐均采用相似的设计方法。而且在进行地震反 应分析时，仅考虑一个或两个方向地震力作用，并没有考虑竖向地震作 用的影响，也未考虑储罐壁弹性变形及罐底翘曲的影响。由于设计方法 存在上述问题，本文主要针对这些内容进行研究。 本文主要研究内容为，使用有限元分析软件ANSYS计算圆筒彤钢储 藏罐在地震作用下的反应，采用扳单元和流体单元，综合考虑储液和钢 储藏罐罐壁之归!的相ji作用。施由lI兰个方向的地震作用，进行参数分 析，并对圆筒形钢储藏罐的设计方法进行了讨论。 首先，对冈筒形钢储藏罐进行模态分析。研究储罐形状与储罐高径 比的变化埘系数‰的影响。为使分析具有普遍性，采用不同容量的圆筒 彤钢储藏罐计算模犁，考虑鼙厚、储液-高和壁高与储罐半径比值的变化 ‘ 对其白振周期的影响。同时也对罐顶结构变化对圆筒形钢储藏罐的影响 对其白振周期的影响。同时也对罐顶结构变化对圆筒形钢储藏罐的影响 进行了分析。考虑储液为水和油的不同，分别进行了分析。 其次，使用有限元分析软件ANSYS对圆筒形钢储藏罐进行线性瞬态 分析。综合考虑壁厚、储液高、壁商与储罐半径比值、阻尼和液体压／J 的影响，得到相戍的时程反应曲线。线性瞬态分析可作为非线性分析的 基础。 本文还对处于不同地震荷载作用下，具有不同结构参数的圆筒形铡 储藏罐计算模型进行非线性动力分析。对径向变形s进行了研究，得到 了能模拟径向变形s和扭曲角0的相关公式。此外还进行了象足式鼓曲的 模态研究。 最后，同时考虑材料和几何非线性对圆筒形钢储藏罐进行静力分 析。考虑了不同荷载情况和罐壁上液体压力组合(轴压、轴向拉压、剪 切)的影响。将静力分析和瞬态非线性分析进行对比研究，得到一个可 将动力计算模型简化为等价的静力分析模型。 本文对圆筒形钢储藏罐的研究表明，使用有限元方法可以较好的模 拟圆筒形钢储藏罐在地震作用下的动力行为。模态分析与现有设计标准 符合较好。对于那些没有现行标准可参考的分析，可在今后的研究中与 试验结果进行对比。本文建立的静力分析模型可以用来评估圆筒形钢储 藏罐的抗震行为。 =j∈键词：圆筒形钢储藏罐，动力行为，象足式鼓曲，模态分析，何限元分析、时程分析,：lb-线性行 为．罐液相关作用，局部屈曲 AbstractEarthquakes Abstract Earthquakes a serious environmental pollution which may destruct human and economic by affecting tanks，many researches investigated the design method in order to improve the seismic behavior of thanks，however damages of tanks under earthquake load，such as buckling’’elephant toot buckling and failure ofany details oftanks，still appeared． The liquid storage tanks Can be found in several configurations such elevated above ground level (towers or isolated tanks)， ground—based， and underground．Cylindrical Steel ground—based tanks consim essentially of steel wall which msists outward liquid pressure，thin flat bottom plate which prevents liquid from leaking OUt，and thin roofplate whi