LNG储罐外罐施工期间的温度应力及裂缝分布
发布时间：2021-12-01 23:54
大型LNG储罐外罐在混凝土浇筑过程中,水泥水化热会导致外罐产生较大的温度应力,从而引起混凝土开裂,将严重影响储罐的耐久性。为此,以山东某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用ADINA有限元软件建立了精细化的LNG储罐有限元模型,按照实际的施工顺序与时间,模拟了LNG储罐外罐混凝土分层浇筑过程中的早期温度场分布;在考虑混凝土龄期效应的基础上,将外罐的温度场和结构场进行耦合,分析了外罐的温度应力及裂缝分布情况,评估了外罐混凝土开裂的风险。结果表明:1外罐在施工期间将产生较大的内外温差,引起较大的温度应力;2第1浇筑层的温度应力明显大于其他浇筑层,且第一主应力为环向应力,将使此处混凝土产生沿竖向开展的裂缝;3因为约束作用减弱,其他浇筑层混凝土产生温度裂缝的可能性很小。该研究成果为LNG储罐外罐温度裂缝控制提供了参考。
【文章来源】：天然气工业. 2014,34(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１某大型ＬＮＧ储罐外罐有限元模型图
例进行数值计算，混凝土外罐内径为４１ｍ，外径为４１．８ｍ，壁厚为０．８ｍ，高为４１．１ｍ。混凝土外罐分１１层进行浇筑，其中１～９层浇筑高度为４ｍ，第１０层浇筑高度为１．５ｍ，第１１层环梁浇筑高度为２．６ｍ，模板采用２０ｍｍ胶合板，相邻施工层时间间隔为４ｄ。由于结构的对称性，取罐壁的四分之一（相邻扶壁柱之间部分）进行有限元分析（图１），外墙地板采用固定端约束，由于扶壁柱对外墙的约束，在其两侧面上施加对称弹性约束。监测点分布位置如图２所示。图１某大型ＬＮＧ储罐外罐有限元模型图图２某大型ＬＮＧ储罐外罐部分监测点位置图３．２温度场分析混凝土的内部温度与水泥种类、水灰比、初始条件、边界条件、热传导系数等有关，还与位置、时间有关，有限元分析时采用式（１）对早龄期混凝土内部的温度场进行求解，各浇筑层中心点温度时程曲线如图３所示。·１０９第·３４卷第９期集输与加工
筑层根据图３可知，各施工层混凝土内部经历了升温、降温、趋于稳定３个阶段，升温速率明显大于降温速率，这种温度速率变化不一致以及材料参数随龄期的变化是产生温度应力的主要原因；由于前９个混凝土的浇筑层高度都为４ｍ，分析的位置也相同，所以其温度时程变化曲线相似；第１０浇筑层温度曲线出现了２个波峰，其原因是第１０浇筑层高度只有１．６ｍ；第１１浇筑层因环梁较厚而产生的温度峰值大于其他浇筑层，且其达到峰值的时间相对延迟。第１浇筑层部分点温度时程曲线如图４所示。由图４可知，在外界恒温条件下，混凝土内部温度在其浇筑约１ｄ后迅速达到峰值，之后开始缓慢降温，在其浇筑约１０ｄ后趋于稳定。由图４还可知，外罐罐壁厚度中心最高升温约为６０℃，混凝土易产生深层裂缝；混凝土内部与表面温差为２５℃，混凝土表面具有开裂的危险；顶部混凝土块内部温度受上层新浇筑混凝土的影响比较大。因此Ａ、Ｂ测点在温度下降阶段有２０～３０℃的温度波动，数值分析表明，新浇筑混凝土对下层混凝土的影响深度约为１．２ｍ。图４第１浇筑层部分点温度时程曲线图３．３应力场分析有限元分析时，通过将三维不稳定温度场分析得到的节点温度变化转化为等效荷载作用于结构上进行温度应力分析，分析时采用式（５）对ＬＮＧ储罐外罐的温度应力进行求解。图５为各浇筑层底部某点环向应力时程曲线，图６为部分浇筑层底部某点竖向应力时程曲线。由图５可知，在ＬＮＧ储罐外罐施工期间，温度应力分为压应力发展、压应力转变为拉应力及拉应力趋于残余应力３个阶段。比较图５和图６可知，混凝土外罐在温
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于安全阀火灾辐射的LNG全容罐瞬态热力耦合分析[J]. 余晓峰,王松生,苏军伟. 天然气工业. 2014(01)
[2]国内外储罐事故案例及储罐标准修改建议[J]. 蒋国辉,张晓明,闫春晖,杨晓铮,蔡培培,张玉蛟. 油气储运. 2013(06)
[3]LNG储罐环向预应力筋设计方法[J]. 彭文山,程旭东,林楠,韩明一. 低温建筑技术. 2013(05)
[4]中美大型储罐设计标准抗震计算对比[J]. 刘佳,袁玲,唐悦影,卢向红. 油气储运. 2013 (04)
[5]大型LNG储罐预应力筋张拉数值模拟与优化[J]. 俞然刚,李志明,张健,周金顺. 油气储运. 2013(03)
[6]核电站用储气罐抗震分析[J]. 尤国英,冯其,华君,任新. 油气储运. 2013(02)
[7]LNG储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计[J]. 程旭东,朱兴吉. 石油学报. 2012(03)
[8]大型LNG储罐预应力混凝土外墙应力分析与结构优化[J]. 程旭东,朱兴吉,胡晶晶. 油气储运. 2011(11)
[9]泄露工况下大型LNG预应力混凝土储罐低温分析[J]. 苏娟,周美珍,余建星,魏会东. 低温工程. 2010(04)
[10]LNG储罐穹顶裂缝控制及防治措施[J]. 张超,张海. 山西建筑. 2009(14)
本文编号：3527302
【文章来源】：天然气工业. 2014,34(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１某大型ＬＮＧ储罐外罐有限元模型图
例进行数值计算，混凝土外罐内径为４１ｍ，外径为４１．８ｍ，壁厚为０．８ｍ，高为４１．１ｍ。混凝土外罐分１１层进行浇筑，其中１～９层浇筑高度为４ｍ，第１０层浇筑高度为１．５ｍ，第１１层环梁浇筑高度为２．６ｍ，模板采用２０ｍｍ胶合板，相邻施工层时间间隔为４ｄ。由于结构的对称性，取罐壁的四分之一（相邻扶壁柱之间部分）进行有限元分析（图１），外墙地板采用固定端约束，由于扶壁柱对外墙的约束，在其两侧面上施加对称弹性约束。监测点分布位置如图２所示。图１某大型ＬＮＧ储罐外罐有限元模型图图２某大型ＬＮＧ储罐外罐部分监测点位置图３．２温度场分析混凝土的内部温度与水泥种类、水灰比、初始条件、边界条件、热传导系数等有关，还与位置、时间有关，有限元分析时采用式（１）对早龄期混凝土内部的温度场进行求解，各浇筑层中心点温度时程曲线如图３所示。·１０９第·３４卷第９期集输与加工
筑层根据图３可知，各施工层混凝土内部经历了升温、降温、趋于稳定３个阶段，升温速率明显大于降温速率，这种温度速率变化不一致以及材料参数随龄期的变化是产生温度应力的主要原因；由于前９个混凝土的浇筑层高度都为４ｍ，分析的位置也相同，所以其温度时程变化曲线相似；第１０浇筑层温度曲线出现了２个波峰，其原因是第１０浇筑层高度只有１．６ｍ；第１１浇筑层因环梁较厚而产生的温度峰值大于其他浇筑层，且其达到峰值的时间相对延迟。第１浇筑层部分点温度时程曲线如图４所示。由图４可知，在外界恒温条件下，混凝土内部温度在其浇筑约１ｄ后迅速达到峰值，之后开始缓慢降温，在其浇筑约１０ｄ后趋于稳定。由图４还可知，外罐罐壁厚度中心最高升温约为６０℃，混凝土易产生深层裂缝；混凝土内部与表面温差为２５℃，混凝土表面具有开裂的危险；顶部混凝土块内部温度受上层新浇筑混凝土的影响比较大。因此Ａ、Ｂ测点在温度下降阶段有２０～３０℃的温度波动，数值分析表明，新浇筑混凝土对下层混凝土的影响深度约为１．２ｍ。图４第１浇筑层部分点温度时程曲线图３．３应力场分析有限元分析时，通过将三维不稳定温度场分析得到的节点温度变化转化为等效荷载作用于结构上进行温度应力分析，分析时采用式（５）对ＬＮＧ储罐外罐的温度应力进行求解。图５为各浇筑层底部某点环向应力时程曲线，图６为部分浇筑层底部某点竖向应力时程曲线。由图５可知，在ＬＮＧ储罐外罐施工期间，温度应力分为压应力发展、压应力转变为拉应力及拉应力趋于残余应力３个阶段。比较图５和图６可知，混凝土外罐在温
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于安全阀火灾辐射的LNG全容罐瞬态热力耦合分析[J]. 余晓峰,王松生,苏军伟. 天然气工业. 2014(01)
[2]国内外储罐事故案例及储罐标准修改建议[J]. 蒋国辉,张晓明,闫春晖,杨晓铮,蔡培培,张玉蛟. 油气储运. 2013(06)
[3]LNG储罐环向预应力筋设计方法[J]. 彭文山,程旭东,林楠,韩明一. 低温建筑技术. 2013(05)
[4]中美大型储罐设计标准抗震计算对比[J]. 刘佳,袁玲,唐悦影,卢向红. 油气储运. 2013 (04)
[5]大型LNG储罐预应力筋张拉数值模拟与优化[J]. 俞然刚,李志明,张健,周金顺. 油气储运. 2013(03)
[6]核电站用储气罐抗震分析[J]. 尤国英,冯其,华君,任新. 油气储运. 2013(02)
[7]LNG储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计[J]. 程旭东,朱兴吉. 石油学报. 2012(03)
[8]大型LNG储罐预应力混凝土外墙应力分析与结构优化[J]. 程旭东,朱兴吉,胡晶晶. 油气储运. 2011(11)
[9]泄露工况下大型LNG预应力混凝土储罐低温分析[J]. 苏娟,周美珍,余建星,魏会东. 低温工程. 2010(04)
[10]LNG储罐穹顶裂缝控制及防治措施[J]. 张超,张海. 山西建筑. 2009(14)
本文编号：3527302
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