基于新型支座结构的储罐网壳顶关键技术研究

发布时间：2017-08-13 21:34

  本文关键词：基于新型支座结构的储罐网壳顶关键技术研究

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【摘要】：随着成品油储罐的大型化,储罐的罐顶大多采用各种结构形式的单层球面网壳,但是国内对储罐网壳顶的研究还不够系统与深入。本文在课题组已有研究成果的基础上,首先对适用于50000 m3网壳顶储罐的新型支座结构开展了足尺模型试验研究,验证了其在设计工况下的安全性和可靠性,然后对采用这种支座结构形式的不同容积网壳顶储罐进行了静力分析与整体稳定性分析,研究了不同因素对网壳顶强度、刚度和整体稳定性的影响,最后从轻量化的角度提出了一种新的大型储罐变截面网壳顶结构。开展的主要工作如下：(1)针对课题组开发的一款新型支座结构,经尺寸优化分析后,设计制作了适用于50000 m3网壳顶储罐的新型支座结构足尺模型并开展试验研究,分析比较了设计工况下试件各测点Tresca等效应力强度的试验实测值与有限元分析结果,试验结果和数值模拟结果均表明新型支座结构性能良好,满足设计要求。(2)对采用新型支座结构形式的储罐网壳顶开展了考虑上下部协同工作影响的静力分析计算,探讨了矢跨比、网壳分割频数等网壳参数对罐体力学性能的影响规律,以及圈梁尺寸、罐壁顶部厚度等罐体参数对网壳顶力学性能的影响规律。同时提出了一种储罐网壳顶强度与刚度计算的简化方法,并在不同容积网壳顶储罐中验证了该方法的正确性。(3)对采用新型支座结构形式的储罐网壳顶开展了考虑安装偏差影响的整体稳定性分析,建立了考虑双重非线性、下部罐体与节点安装偏差的整体稳定性分析模型,研究了不同安装偏差取值对不同容积储罐网壳顶整体稳定性的影响,并给出了安装偏差的控制值。(4)提出了一种适用于大型储罐的变截面网壳顶结构,可有效提高网壳杆件材料利用率,降低网壳顶自重；然后以50000 m3大型储罐为例,开展了变截面网壳顶的分析计算,结果表明该新结构是可行的；最后还探讨了其在不同容积储罐中的适用性。
【关键词】：成品油储罐 单层球面网壳 支座结构 稳定性 节点安装偏差 变截面杆件
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE972
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 网壳结构在储罐领域的应用及发展13-16
• 1.3 网壳顶支座结构研究现状16-19
• 1.3.1 国外研究现状16-17
• 1.3.2 国内研究现状17-19
• 1.4 网壳顶计算研究现状19-22
• 1.4.1 网壳顶静力计算19-20
• 1.4.2 网壳顶整体稳定性分析20-22
• 1.5 本文研究意义22
• 1.6 本文主要研究内容22-24
• 2 新型支座结构足尺模型试验研究24-40
• 2.1 新型支座结构回顾24-27
• 2.2 足尺模型试验27-33
• 2.2.1 试验目的27
• 2.2.2 试验装置与仪器27-29
• 2.2.3 足尺模型设计29-30
• 2.2.4 荷载条件及加载方案30-31
• 2.2.5 测点布置31-33
• 2.3 试验结果与分析33-39
• 2.3.1 试验结果33-34
• 2.3.2 试验数据分析34-35
• 2.3.3 与有限元分析结果对比35-38
• 2.3.4 结论38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 储罐网壳顶静力分析及上下部协同工作影响研究40-61
• 3.1 有限元模型的建立40-44
• 3.1.1 罐体及网壳技术参数40-42
• 3.1.2 单元选择及网格划分42-43
• 3.1.3 边界约束条件及加载43-44
• 3.2 储罐网壳顶强度和刚度分析44-48
• 3.2.1 荷载组合工况44-45
• 3.2.2 固定荷载+活载全跨的情况45-47
• 3.2.3 固定荷载+活载半跨的情况47-48
• 3.3 下部罐体各因素对网壳顶的影响48-50
• 3.3.1 圈梁尺寸的影响49-50
• 3.3.2 罐壁顶部厚度的影响50
• 3.4 上部网壳各因素对罐体的影响50-53
• 3.4.1 矢跨比的影响50-51
• 3.4.2 网壳分割频数的影响51-52
• 3.4.3 支座短杆长度的影响52-53
• 3.5 一种储罐网壳顶强度和刚度计算的简化方法53-60
• 3.5.1 简化的弹性支承模型53-54
• 3.5.2 下部罐体弹性刚度的确定54-56
• 3.5.3 与整体模型的比较56-60
• 3.6 本章小结60-61
• 4 考虑安装偏差影响的储罐网壳顶整体稳定性分析61-72
• 4.1 失稳的定义与分类61-62
• 4.2 整体稳定性计算模型62-67
• 4.2.1 下部罐体的影响63-66
• 4.2.2 节点安装偏差的模拟66-67
• 4.3 不同安装偏差取值的影响及控制值的确定67-70
• 4.4 整体稳定性校核70-71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 一种新的大型储罐变截面网壳顶结构72-85
• 5.1 大型储罐变截面网壳顶结构的提出72-75
• 5.1.1 基本思想72-74
• 5.1.2 设计思路74-75
• 5.2 变截面网壳顶计算与分析75-82
• 5.2.1 等截面网壳顶的情况75-76
• 5.2.2 变截面网壳顶的实施76-81
• 5.2.3 两种结构型式网壳的比较81-82
• 5.3 不同容积储罐下的适用性82-84
• 5.3.1 20000m~3网壳顶储罐的情况82-83
• 5.3.2 100000m~3网壳顶储罐的情况83-84
• 5.4 本章小结84-85
• 6 总结与展望85-87
• 6.1 总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-92
• 作者简介92-93

【参考文献】

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本文编号：669018