大型LNG储罐混凝土开裂机理及预防措施研究

发布时间：2019-11-04 01:44

【摘要】：随着中国经济的快速增长,天然气在中国能源结构中所占的比重也越来越大。大型LNG储罐作为储存天然气最常用、最经济的方式,其建造在中国处于快速增长的阶段,但目前国内尚不能自主设计及建造,因此对大型LNG储罐的研究意义重大。大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布及变形比较复杂。本文采用理论分析推导与数值模拟计算相结合的方法,以山东某工程实例为研究对象,充分考虑预应力混凝土材料的非线性,主要进行了以下研究:1、首先为了探索外罐混凝土施工期间开裂机理,分别确定热分析与结构分析中需要的各种参数。通过数值分析模拟LNG外罐十层混凝土的浇筑过程,在研究了储罐储罐温度应力分布后,对其总结归纳,并在此基础上提出了施工期间混凝土开裂预防措施。2、对外罐保温层和温度应力的计算方法进行了介绍,并以实际工程为研究对象,用ANSYS有限元软件,计算得出LNG储罐正常使用与内罐泄漏情况下的受力情况。在研究了储罐外罐应力分布、破坏形态后,对其总结归纳,并在此基础上提出了二种外罐结构优化设计方法。结果表明:外罐混凝土在施工期间,下层混凝土受上层影响深度达1.8 m。第一浇筑层相对其它层更容易开裂,最先出现开裂的是第一浇筑层底部外侧。外墙在正常使用状态下,大型LNG外罐受力比较合理。内侧与外侧都不会产生严重的裂缝,但是外罐内侧混凝土较外侧混凝土产生开裂的几率更大。在内罐完全泄漏状态下,得知在普通荷载与LNG液压的作用下,外罐内侧混凝土和外侧混凝土产生开裂的位置不同,产生的裂缝都是竖向裂缝。且内侧产生裂缝的几率比外侧要大。通过分析大型LNG储罐外墙承受荷载及应力分布的情况,给出了环向预应力钢筋调整、罐壁不等厚设计两种结构优化设计方案;然后根据每种结构优化方案,在ANSYS中建立数值模型,分别将计算结果进行对比分析,结果表明两种种方案都提高了储罐的承载能力。
【图文】：

第三章 大型 LNG 储罐外罐施工期间开裂机理预防措施研究本文以山东某LNG 项目的 16 万 m3储罐外罐为研究对象，外罐混凝土共分十筑，每层施工高度 3.6m，每四天浇筑一层。混凝土外罐内径为 41m，罐厚 0 36m 模板采用 20mm 胶合板。由于储罐底部受基础约束作用，所以建模时将所有自由度全部约束。储罐外罐混凝土模型如图 3-2。

度温C第一浇筑层第三浇筑层第五浇筑层第七浇筑层第九浇筑层第十浇筑层图 3-3 施工第 40d 的温度分布Fig3-3 Temperature distribution at 40d
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE972

【参考文献】

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本文编号：2555401