大型立式储罐在长周期地震作用下的晃动问题研究
发布时间：2021-01-24 23:55
立式储罐作为石油化工领域广泛运用的容器,随着石油化工行业的发展和国家石油战略储备库的实施,立式储罐的设计及建造呈大型化趋势。大型立式储罐通常用于储存易燃、易爆、有毒介质,在地震作用下若发生破坏,将导致火灾、泄漏等次生灾害,对人身安全和居住环境构成威胁。大型立式储罐在地震作用下的晃动问题是储罐抗震设计的重要指标,该指标设计是否合理直接关系到储罐在地震作用下的安全性能。而现阶段世界范围内储罐抗震规范中的波高计算,多对中短周期地震动进行设防,而对长周期地震动激励下的晃动波高考量较小。鉴于此,本文将选择具有不同频谱特性的地震动作为地震激励,研究储液在其作用下的晃动效应。以各国储罐规范的对比、振动台试验和数值仿真等方面作为支撑,研究晃动效应的同时,并对长周期地震动作用下波高进行规范修正,具体研究内容如下:1.从理论溯源、设防基准、设防目标、场地划分、反应谱等方面对国内外储罐抗震规范进行了系统的对比分析,并计算了各规范的储液晃动波高,得出中国规范较美国、日本、欧洲等国的波高计算值偏大,其值主要针对中短周期地震动激励波高的设防,对长周期地震动的设防不足。2.通过特定罐型的振动台试验,得到晃动波高与地...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国家战略储备库
哥斯达黎加 6.9 地震，对当地钢厂中储罐造成倾覆失稳，造成巨大损失（图1.2）；1989 年 10 月加州的 7.1 级地震，当地一些油罐发生了“象足”屈曲；1976 年中国唐山地震，天津化工厂和唐山钢厂种个别立式油罐发生了不同程度的屈曲破坏；1964 年七日本新潟地震中 5 个原油库发生破坏，12.2 万吨原油的泄漏引起了火灾（图 1.2），大火燃烧持续了 2 周，受灾面积达 97700m2，138 个油罐被烧毁[3]。
图 1.2 哥斯达黎加储罐倾覆 图 1.3 储罐原油泄漏的海面目前，学者们针对大型立式储罐的抗震研究多是基础隔震的研究，相关文献指出[1,4]，立式储罐的基础隔震在地震作用下能有效的降低基底弯矩和剪力，从而降低罐壁底部屈曲的风险，但基础隔震体系对晃动波高的降低非常微弱，甚至会增大储液的晃动波高。大型立式储罐结构本身有明显的长周期特性，在长周期地震激励下，储液与地震动易发生低频共振，致使储液发生大幅晃动，巨大的冲击力易使浮顶“卡顶”或固定顶屈曲破坏，并且大幅晃动产生对流压力和罐壁应力也易使内部构件破坏及罐底板焊缝开裂，从而对储罐的安全运行和周围环境构成威胁。鉴于此，本文通过试验和数值仿真的方法对大型立式储罐进行地震作用下的晃动研究，对比长短周期地震动激励波高的差异性，并通过储罐抗震规范的调整来加强对长周期地震动激励波高的设防，对工程实际应用有一定的借鉴价值。1.2 立式储罐的结构特点及震害分析1.2.1 立式储罐的结构特点立式圆柱形储罐主要用来储存液体或气体介质，是石油化工、粮油、国防、消防和工
【参考文献】：
期刊论文
[1]远场长周期地震动反应谱拐点特征周期研究[J]. 周靖,方小丹,江毅. 建筑结构学报. 2015(06)
[2]长周期地震动的特性分析及界定方法研究[J]. 李雪红,王文科,吴迪,徐秀丽,李枝军,李晔暄. 振动工程学报. 2014(05)
[3]中长周期不利地震动研究[J]. 孙飞飞,唐熙. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
[4]长周期地震动影响因素及频谱参数研究[J]. 杜东升,王曙光,刘伟庆,唐俊华. 建筑结构学报. 2014(S1)
[5]长周期地震动参数及频谱特征[J]. 许智星,孙颖,谷音,卓卫东. 福州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[6]基于长周期地震动记录的SDOF体系能量谱探讨[J]. 陈清军,袁伟泽. 振动与冲击. 2013(10)
[7]用位移反应谱研究长周期设计地震反应谱[J]. 李恒,李龙安,冯谦. 地震工程与工程振动. 2012(04)
[8]水平激励下带环形刚性隔板圆柱形储液罐中流体的晃动响应[J]. 王佳栋,周叮,刘伟庆. 力学季刊. 2011(02)
[9]非轴对称贮箱液体晃动的等效力学模型[J]. 李青,马兴瑞,王天舒. 宇航学报. 2011(02)
[10]带环形隔板圆柱形储液罐中液体晃动的解析研究[J]. 王佳栋,周叮,刘伟庆. 振动与冲击. 2010(02)
博士论文
[1]大型立式浮顶储罐隔震研究[D]. 郝进锋.东北石油大学 2016
[2]大型LNG储罐基础隔震与晃动控制研究[D]. 崔利富.大连海事大学 2012
[3]贮箱内液体晃动动力学分析及结构防晃技术研究[D]. 刘富.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]考虑长周期地震动的规范反应谱修正及隔震结构动力分析的地震记录选择[D]. 李连峰.兰州理工大学 2017
[2]长周期结构地震反应特点及高阶振型影响分析[D]. 陈立栋.东南大学 2016
[3]中、美、欧、日建筑抗震规范地震作用对比研究[D]. 李慧.哈尔滨工业大学 2011
[4]二维矩形液舱内液体晃荡的数值模拟[D]. 张秋艳.大连理工大学 2011
[5]船舶尾流作用下抛石基床块石冲刷稳定性研究[D]. 孙建军.天津大学 2010
[6]我国建筑抗震规范中部分条款的演变及与欧美规范的对比探讨[D]. 蒋志楠.中国地震局工程力学研究所 2010
[7]基于SPH方法的飞机油箱燃油晃荡研究[D]. 冷飞.南京航空航天大学 2009
[8]基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究[D]. 方智勇.江苏科技大学 2006
本文编号：2998162
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国家战略储备库
哥斯达黎加 6.9 地震，对当地钢厂中储罐造成倾覆失稳，造成巨大损失（图1.2）；1989 年 10 月加州的 7.1 级地震，当地一些油罐发生了“象足”屈曲；1976 年中国唐山地震，天津化工厂和唐山钢厂种个别立式油罐发生了不同程度的屈曲破坏；1964 年七日本新潟地震中 5 个原油库发生破坏，12.2 万吨原油的泄漏引起了火灾（图 1.2），大火燃烧持续了 2 周，受灾面积达 97700m2，138 个油罐被烧毁[3]。
图 1.2 哥斯达黎加储罐倾覆 图 1.3 储罐原油泄漏的海面目前，学者们针对大型立式储罐的抗震研究多是基础隔震的研究，相关文献指出[1,4]，立式储罐的基础隔震在地震作用下能有效的降低基底弯矩和剪力，从而降低罐壁底部屈曲的风险，但基础隔震体系对晃动波高的降低非常微弱，甚至会增大储液的晃动波高。大型立式储罐结构本身有明显的长周期特性，在长周期地震激励下，储液与地震动易发生低频共振，致使储液发生大幅晃动，巨大的冲击力易使浮顶“卡顶”或固定顶屈曲破坏，并且大幅晃动产生对流压力和罐壁应力也易使内部构件破坏及罐底板焊缝开裂，从而对储罐的安全运行和周围环境构成威胁。鉴于此，本文通过试验和数值仿真的方法对大型立式储罐进行地震作用下的晃动研究，对比长短周期地震动激励波高的差异性，并通过储罐抗震规范的调整来加强对长周期地震动激励波高的设防，对工程实际应用有一定的借鉴价值。1.2 立式储罐的结构特点及震害分析1.2.1 立式储罐的结构特点立式圆柱形储罐主要用来储存液体或气体介质，是石油化工、粮油、国防、消防和工
【参考文献】：
期刊论文
[1]远场长周期地震动反应谱拐点特征周期研究[J]. 周靖,方小丹,江毅. 建筑结构学报. 2015(06)
[2]长周期地震动的特性分析及界定方法研究[J]. 李雪红,王文科,吴迪,徐秀丽,李枝军,李晔暄. 振动工程学报. 2014(05)
[3]中长周期不利地震动研究[J]. 孙飞飞,唐熙. 地震工程与工程振动. 2014(S1)
[4]长周期地震动影响因素及频谱参数研究[J]. 杜东升,王曙光,刘伟庆,唐俊华. 建筑结构学报. 2014(S1)
[5]长周期地震动参数及频谱特征[J]. 许智星,孙颖,谷音,卓卫东. 福州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[6]基于长周期地震动记录的SDOF体系能量谱探讨[J]. 陈清军,袁伟泽. 振动与冲击. 2013(10)
[7]用位移反应谱研究长周期设计地震反应谱[J]. 李恒,李龙安,冯谦. 地震工程与工程振动. 2012(04)
[8]水平激励下带环形刚性隔板圆柱形储液罐中流体的晃动响应[J]. 王佳栋,周叮,刘伟庆. 力学季刊. 2011(02)
[9]非轴对称贮箱液体晃动的等效力学模型[J]. 李青,马兴瑞,王天舒. 宇航学报. 2011(02)
[10]带环形隔板圆柱形储液罐中液体晃动的解析研究[J]. 王佳栋,周叮,刘伟庆. 振动与冲击. 2010(02)
博士论文
[1]大型立式浮顶储罐隔震研究[D]. 郝进锋.东北石油大学 2016
[2]大型LNG储罐基础隔震与晃动控制研究[D]. 崔利富.大连海事大学 2012
[3]贮箱内液体晃动动力学分析及结构防晃技术研究[D]. 刘富.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]考虑长周期地震动的规范反应谱修正及隔震结构动力分析的地震记录选择[D]. 李连峰.兰州理工大学 2017
[2]长周期结构地震反应特点及高阶振型影响分析[D]. 陈立栋.东南大学 2016
[3]中、美、欧、日建筑抗震规范地震作用对比研究[D]. 李慧.哈尔滨工业大学 2011
[4]二维矩形液舱内液体晃荡的数值模拟[D]. 张秋艳.大连理工大学 2011
[5]船舶尾流作用下抛石基床块石冲刷稳定性研究[D]. 孙建军.天津大学 2010
[6]我国建筑抗震规范中部分条款的演变及与欧美规范的对比探讨[D]. 蒋志楠.中国地震局工程力学研究所 2010
[7]基于SPH方法的飞机油箱燃油晃荡研究[D]. 冷飞.南京航空航天大学 2009
[8]基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究[D]. 方智勇.江苏科技大学 2006
本文编号：2998162
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