考虑桩土作用的储液罐模拟地震振动台试验
发布时间：2022-02-21 09:27
随着国家石油产业的发展及国家石油战略储备的实施,石油储罐所扮演的角色越来越重要。当石油储罐遭遇地震时,无论是结构破坏还是由此引发的次生灾害,对人类生命及财产都会产生严重的威胁。现行的储罐设计中,将地基视为刚性,忽略桩-土间的相互作用。而实际的工程显示,桩土相互作用对储罐有较大的影响。基于此点的考虑,并根据科研基金项目的要求为此展开了关于桩-土-储罐体系的一系列研究,主要包括振动台试验及数值仿真分析。本文在国内外学者的研究基础上,针对桩-土-储罐体系进行了振动台试验,研究了加速度沿土体高度方向的变化规律,结构体系的放大效应,长短周期地震波对储液晃动波高的影响。利用ADINA软件对试验模型进行仿真分析。并以此为基础利用ADINA软件进行了10万方大型石油储罐-桩-土体系的数值仿真分析,具体研究内容如下:1.第一阶段振动台试验（桩-土-集中力试验）:第一阶段振动台试验按照相似理论,并根据实验室现有设备进行振动台模型试验的设计。上部储罐考虑成单质点体系,以集中力形式表现,桩采用铝合金管桩,土体采用当地粉质粘土。试验结果显示:土体地表加速度被放大;当输入加速度峰值较小时,土层各点加速度放大倍数沿...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型浮顶储罐
后会以波的形式传到地表引起地面振动，这种地面振动就是地震作用。地震的危害很大且不可预测，一旦发生地震，将造成重大的人员伤亡及经济损失。此外由地震引发的次生灾害，如崩塌、泥石流、火灾、瘟疫等也不可小觑。1976 年唐山大地震 24 万人死亡，16 万人重伤，重灾区建筑基本都被破坏，对于整个唐山来说，是一场不可磨灭的浩劫。2008 年汶川地震造成 6.9 万人死亡，37 万人受伤，其中有 10 个县为极度重灾区，整个地震波及 186 个县。虽然抗震与隔震技术不断发展与革新，但因为城市化的发展，使得人们居住的更加紧密，造成的经济损失也更加严重。1960 年智利地震损失 58 亿美元1976 年唐山地震损失 30 亿美元，1995 年阪神地震损失 1015 亿美元，2011 年日本地震损失 1441 亿元[1]。储罐作为石油储运系统的重要储存容器，其安全性及可靠性至关重要。此外储罐在商业、军用、民用、核电站也有较广泛的应用。储罐大多储存有毒、易燃易爆的液体当遭遇地震时，一旦结构或构件发生破坏，储液外泄，可能造成大面积燃烧或是爆炸危害严重。随着石油产业的发展与需求，大型化储罐、浮放型储罐以及地下半地下储罐日益增多，目前我国已建成容积达 20 万立方米的原油立式储罐。图 1.1 为大型浮顶储罐，图 1.2 为石油储罐群。
图 1.3 Mariana R. Kruntchheva 试验模型[6]图 1.4 Sandip 的计算流程图[9]早期学者对储罐、储罐-地基等结构的研究为如今的分析奠定了基础[10-13]，也因此众多学者纷纷进行了大量的数值分析、试验分析等。国内研究学者中，大连民族大学建刚[2]等在 2010 年基于 Haroun-Housner 模型，将地基土视为平动和转动弹簧阻尼体的三质点四自由度力学模型，研究土与结构相互作用对储罐地震相应的影响；2013 年[以 ADINA 软件为依托，进行了桩土影响下全容式 LNG 储罐基础隔震的数值模拟仿分析，桩基及隔震层采用弹簧阻尼单元，运用 Newmark 时程积分法求解。分析显示考虑桩土效应时，晃动波高有所放大。2016 年，中国石油大学张艳梅与潘振华[15]利有限元技术探究了地震作用下储罐对软弱地基土的影响。以土体渗透系数与压缩模量参数观测土体的位移沉降与动水压力。研究表明，土体的压缩模量对沉降位移影响大竖向渗透系数对动水压力影响明显。东北石油大学王莉莉等[16]用弹簧单元模拟地基，虑北方冻土场地的影响，对储罐进行地震响应分析。研究表明，冻土场地对储罐动力应影响较大。赵晓磊[17]利用 ADINA 软件对大型石油储罐进行研究，利用不同的计算式对储罐进行模态求解，对储液晃动与罐液耦联运动有了一定的了解。此外还分析了
【参考文献】：
期刊论文
[1]土–桩–隔震结构动力相互作用体系振动反应特性试验研究[J]. 朱超,庄海洋,于旭,刘帅. 岩土工程学报. 2015(12)
[2]软土场地大型LNG储罐考虑桩土相互作用的地震响应分析[J]. 刘帅,翁大根,张瑞甫. 振动与冲击. 2014(07)
[3]桩土影响下LNG储罐基础隔震数值模拟分析[J]. 孙建刚,崔利富,王向楠. 地震工程与工程振动. 2013(06)
[4]结构动力弹塑性分析地震波的选取原则[J]. 王智军,王斌,李银文. 兰州理工大学学报. 2013(04)
[5]考虑桩土-隔震层-罐体相互作用的隔震储罐地震响应分析[J]. 王向楠,孙建刚,崔利富,刘伟兵. 地震工程与工程振动. 2013(03)
[6]软弱土层对场地地震动峰值的影响[J]. 曹均锋,童远林,李光,冯伟栋,孟凡月,赵朋,董双林. 地震研究. 2013(02)
[7]圆柱形储罐考虑桩土相互作用地震响应的简化分析[J]. 刘帅,翁大根,张瑞甫. 力学季刊. 2013(01)
[8]场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析[J]. 陈党民,段蕊. 地震工程与工程振动. 2013(01)
[9]大连地区工程场地各类岩土剪切波速的变化特征分析[J]. 张小平,马顺,金源,高尚进,张慧. 防灾减灾学报. 2012(04)
[10]考虑SSI效应的15×104 m3储罐基础隔震数值仿真分析[J]. 刘伟兵,孙建刚,崔利富,逯严磊. 地震工程与工程振动. 2012(06)
博士论文
[1]岩土工程振动台试验理论及在地下管线动力响应研究中的应用[D]. 王志佳.西南交通大学 2016
[2]桩—土—复杂结构振动台试验与数值模拟及桩—土相关参数研究[D]. 吴薪柳.天津大学 2013
[3]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
[4]大型复杂结构-桩-土振动台模型试验研究[D]. 徐炳伟.天津大学 2010
[5]土—地下结构非线性动力相互作用及其大型振动台试验研究[D]. 庄海洋.南京工业大学 2006
[6]成层地基—桩基—上部结构动力相互作用理论分析与试验研究[D]. 卢华喜.湖南大学 2006
硕士论文
[1]成层土中桩基与复合地基地震作用下工作性状振动台试验研究[D]. 倪克闯.中国建筑科学研究院 2013
[2]10万立方米储油罐振动台模型试验研究[D]. 吴明.哈尔滨工业大学 2012
[3]预应力管桩模型振动台试验研究[D]. 李尚飞.河北工程大学 2012
[4]数值模拟中常用岩土本构模型及其参数研究[D]. 董林伟.青岛理工大学 2011
[5]15万立方米浮放储罐静动力数值分析[D]. 赵晓磊.大庆石油学院 2009
[6]桩—土—桥梁结构地震动力相互作用振动台模拟试验研究[D]. 魏春莉.重庆交通大学 2008
[7]桩—土—结构相互作用体系的振动台试验研究[D]. 雷超.合肥工业大学 2007
[8]基于结构性的土体本构模型[D]. 张本一.大连理工大学 2006
[9]桩—土—结构相互作用三维数值模拟[D]. 王辉.哈尔滨工业大学 2006
[10]地下地震动参数研究[D]. 胡进军.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：3636973
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型浮顶储罐
后会以波的形式传到地表引起地面振动，这种地面振动就是地震作用。地震的危害很大且不可预测，一旦发生地震，将造成重大的人员伤亡及经济损失。此外由地震引发的次生灾害，如崩塌、泥石流、火灾、瘟疫等也不可小觑。1976 年唐山大地震 24 万人死亡，16 万人重伤，重灾区建筑基本都被破坏，对于整个唐山来说，是一场不可磨灭的浩劫。2008 年汶川地震造成 6.9 万人死亡，37 万人受伤，其中有 10 个县为极度重灾区，整个地震波及 186 个县。虽然抗震与隔震技术不断发展与革新，但因为城市化的发展，使得人们居住的更加紧密，造成的经济损失也更加严重。1960 年智利地震损失 58 亿美元1976 年唐山地震损失 30 亿美元，1995 年阪神地震损失 1015 亿美元，2011 年日本地震损失 1441 亿元[1]。储罐作为石油储运系统的重要储存容器，其安全性及可靠性至关重要。此外储罐在商业、军用、民用、核电站也有较广泛的应用。储罐大多储存有毒、易燃易爆的液体当遭遇地震时，一旦结构或构件发生破坏，储液外泄，可能造成大面积燃烧或是爆炸危害严重。随着石油产业的发展与需求，大型化储罐、浮放型储罐以及地下半地下储罐日益增多，目前我国已建成容积达 20 万立方米的原油立式储罐。图 1.1 为大型浮顶储罐，图 1.2 为石油储罐群。
图 1.3 Mariana R. Kruntchheva 试验模型[6]图 1.4 Sandip 的计算流程图[9]早期学者对储罐、储罐-地基等结构的研究为如今的分析奠定了基础[10-13]，也因此众多学者纷纷进行了大量的数值分析、试验分析等。国内研究学者中，大连民族大学建刚[2]等在 2010 年基于 Haroun-Housner 模型，将地基土视为平动和转动弹簧阻尼体的三质点四自由度力学模型，研究土与结构相互作用对储罐地震相应的影响；2013 年[以 ADINA 软件为依托，进行了桩土影响下全容式 LNG 储罐基础隔震的数值模拟仿分析，桩基及隔震层采用弹簧阻尼单元，运用 Newmark 时程积分法求解。分析显示考虑桩土效应时，晃动波高有所放大。2016 年，中国石油大学张艳梅与潘振华[15]利有限元技术探究了地震作用下储罐对软弱地基土的影响。以土体渗透系数与压缩模量参数观测土体的位移沉降与动水压力。研究表明，土体的压缩模量对沉降位移影响大竖向渗透系数对动水压力影响明显。东北石油大学王莉莉等[16]用弹簧单元模拟地基，虑北方冻土场地的影响，对储罐进行地震响应分析。研究表明，冻土场地对储罐动力应影响较大。赵晓磊[17]利用 ADINA 软件对大型石油储罐进行研究，利用不同的计算式对储罐进行模态求解，对储液晃动与罐液耦联运动有了一定的了解。此外还分析了
【参考文献】：
期刊论文
[1]土–桩–隔震结构动力相互作用体系振动反应特性试验研究[J]. 朱超,庄海洋,于旭,刘帅. 岩土工程学报. 2015(12)
[2]软土场地大型LNG储罐考虑桩土相互作用的地震响应分析[J]. 刘帅,翁大根,张瑞甫. 振动与冲击. 2014(07)
[3]桩土影响下LNG储罐基础隔震数值模拟分析[J]. 孙建刚,崔利富,王向楠. 地震工程与工程振动. 2013(06)
[4]结构动力弹塑性分析地震波的选取原则[J]. 王智军,王斌,李银文. 兰州理工大学学报. 2013(04)
[5]考虑桩土-隔震层-罐体相互作用的隔震储罐地震响应分析[J]. 王向楠,孙建刚,崔利富,刘伟兵. 地震工程与工程振动. 2013(03)
[6]软弱土层对场地地震动峰值的影响[J]. 曹均锋,童远林,李光,冯伟栋,孟凡月,赵朋,董双林. 地震研究. 2013(02)
[7]圆柱形储罐考虑桩土相互作用地震响应的简化分析[J]. 刘帅,翁大根,张瑞甫. 力学季刊. 2013(01)
[8]场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析[J]. 陈党民,段蕊. 地震工程与工程振动. 2013(01)
[9]大连地区工程场地各类岩土剪切波速的变化特征分析[J]. 张小平,马顺,金源,高尚进,张慧. 防灾减灾学报. 2012(04)
[10]考虑SSI效应的15×104 m3储罐基础隔震数值仿真分析[J]. 刘伟兵,孙建刚,崔利富,逯严磊. 地震工程与工程振动. 2012(06)
博士论文
[1]岩土工程振动台试验理论及在地下管线动力响应研究中的应用[D]. 王志佳.西南交通大学 2016
[2]桩—土—复杂结构振动台试验与数值模拟及桩—土相关参数研究[D]. 吴薪柳.天津大学 2013
[3]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
[4]大型复杂结构-桩-土振动台模型试验研究[D]. 徐炳伟.天津大学 2010
[5]土—地下结构非线性动力相互作用及其大型振动台试验研究[D]. 庄海洋.南京工业大学 2006
[6]成层地基—桩基—上部结构动力相互作用理论分析与试验研究[D]. 卢华喜.湖南大学 2006
硕士论文
[1]成层土中桩基与复合地基地震作用下工作性状振动台试验研究[D]. 倪克闯.中国建筑科学研究院 2013
[2]10万立方米储油罐振动台模型试验研究[D]. 吴明.哈尔滨工业大学 2012
[3]预应力管桩模型振动台试验研究[D]. 李尚飞.河北工程大学 2012
[4]数值模拟中常用岩土本构模型及其参数研究[D]. 董林伟.青岛理工大学 2011
[5]15万立方米浮放储罐静动力数值分析[D]. 赵晓磊.大庆石油学院 2009
[6]桩—土—桥梁结构地震动力相互作用振动台模拟试验研究[D]. 魏春莉.重庆交通大学 2008
[7]桩—土—结构相互作用体系的振动台试验研究[D]. 雷超.合肥工业大学 2007
[8]基于结构性的土体本构模型[D]. 张本一.大连理工大学 2006
[9]桩—土—结构相互作用三维数值模拟[D]. 王辉.哈尔滨工业大学 2006
[10]地下地震动参数研究[D]. 胡进军.中国地震局工程力学研究所 2003
本文编号：3636973
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