LNG储罐预应力混凝土外罐地震响应的试验研究分析

发布时间：2020-04-29 14:29

【摘要】：随着我国经济的快速发展,能源需求缺口很大,同时国家加大对清洁能源的使用力度,而液化天然气这一能源,以高热能、无污染、易存储、易运输以及安全系数高等优点契合大众的需求,迅速占领能源市场,未来将可能代替石油、煤,成为第一大能源。自从我国进口液化天然气以来,对海外天然气的进口依赖程度增加,于沿海地区建立一批LNG接收站,其中作为主体结构的LNG储罐的抗震性能至关重要。目前国内还没有关于LNG储罐设计和抗震的规范,因此研究LNG储罐的抗震性能显得尤为迫切。本文主要研究内容如下:1.以某容积为5万立方米的地上全容式LNG储罐预应力混凝土外罐为原型,考虑混凝土外罐壁和液体之间的流固耦合相互作用,根据相似关系理论,设计了长度相似比1:50的LNG储罐混凝土外罐的振动台试验模型。2.完成振动台试验,着重从加速度、位移和应变三个因素研究了混凝土外罐壁的地震响应,得到一些有用的结论:在空罐、半罐和满罐三种状态下,加速度均是随着罐壁高度增大而增大,同时也印证了加速度放大系数与地震烈度无关;位移沿外罐壁高度有先增加后减小的趋势;环向应变和竖向应变均沿外罐壁高度增大而增大,环向应变沿高度的变化幅度相比竖向应变较大,因此建议适当增加环向预应力钢筋的配筋量。3.运用有限元软件ABAQUS建立LNG储罐预应力混凝土外罐的有限元模型,其中使用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)技术真实地模拟了LNG储罐预应力混凝土外罐壁和液体的流固耦合效应;对LNG储罐预应力混凝土外罐模型进行静力分析。4.运用时程分析法,对LNG储罐预应力混凝土外罐有限元模型施加单向地震作用,重点从位移、环向应力和轴向应力三个因素对预应力混凝土外罐壁的地震响应进行分析,结果显示:位移变化趋势与振动台试验结果吻合较好;在外罐壁底部,罐壁高度1/4、1/2和3/4处应力较大,建议LNG储罐设计在以上位置应重点考虑。
【图文】：

中国经济正在平稳快速发展，需要大量的能源来支撑各类产业，而随着煤和石油资源的日渐枯竭，以及国际社会对大气环境的关注，天然气作为一种优质、高效、清洁的低碳能源越来越受到人们的青睐，天然气的需求正在逐年上涨，预计将会取代煤和石油成为第一能源。随着《2030 年可持续发展议程》在联合国峰会上通过并于 2016 年 1 月1 日生效和中国于 2016 年 9 月 3 日加入《巴黎气候变化协定》，迫使我国加快发展低碳和清洁能源。随着我国加快供给侧改革，油改气稳步推进，天然气行业如雨后春笋般成长起来。液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称 LNG），是通过将常压下气态的天然气冷却至-162℃凝结成液体，主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，，其体积约为同量气态天然气体积的 1/625，重量仅为同体积水的 45%左右。天然气液化后，可以大大节省储存空间，且储存压力低，便于用专门的槽车（见图 1-1）将 LNG 运输到销售地；同时液化天然气着火点较高，气化后密度约为空气的一半，泄露后会快速扩散，不易燃爆，故更安全可靠。我国的 LNG 供给主要来自两个途径，一是由内陆 LNG 工厂自己生产，二是由国外进口储存于沿海 LNG 接收站，接收站中大型 LNG 预应力混凝土储罐（见图 1-2）作为承载液化天然气的容器正在逐渐被大量使用。

中国经济正在平稳快速发展，需要大量的能源来支撑各类产业，而随着煤和石油资源的日渐枯竭，以及国际社会对大气环境的关注，天然气作为一种优质、高效、清洁的低碳能源越来越受到人们的青睐，天然气的需求正在逐年上涨，预计将会取代煤和石油成为第一能源。随着《2030 年可持续发展议程》在联合国峰会上通过并于 2016 年 1 月1 日生效和中国于 2016 年 9 月 3 日加入《巴黎气候变化协定》，迫使我国加快发展低碳和清洁能源。随着我国加快供给侧改革，油改气稳步推进，天然气行业如雨后春笋般成长起来。液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称 LNG），是通过将常压下气态的天然气冷却至-162℃凝结成液体，主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的 1/625，重量仅为同体积水的 45%左右。天然气液化后，可以大大节省储存空间，且储存压力低，便于用专门的槽车（见图 1-1）将 LNG 运输到销售地；同时液化天然气着火点较高，气化后密度约为空气的一半，泄露后会快速扩散，不易燃爆，故更安全可靠。我国的 LNG 供给主要来自两个途径，一是由内陆 LNG 工厂自己生产，二是由国外进口储存于沿海 LNG 接收站，接收站中大型 LNG 预应力混凝土储罐（见图 1-2）作为承载液化天然气的容器正在逐渐被大量使用。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU378;TU352.1

【参考文献】

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本文编号：2644679