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夹层橡胶垫隔震预应力液化天然气（LNG）储罐地震响应分析

作　者: 刘晓丽
导　师: 张云峰
学　校: 大庆石油学院
专　业: 结构工程
关键词: LNG储罐 隔震 夹层橡胶垫 地震作用
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
引　用: 2次
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内容摘要


液化天然气(Liquified Natural Gas,简称LNG)作为优质能源在世界范围内的需求日趋增多,相应的作为LNG储备容器也随之增加,LNG储罐作为气源接收站的重要设备为重要用气部门及设施安全运行提供有力保障具有不可替代的作用。因储罐中的LNG为易燃、易爆介质,一旦遭受地震破坏,大量可燃液体外泄和燃烧,可能导致毁灭性的次生灾害。因此储罐在地震作用下的安全性是建造储罐的重要问题之一。本文对LNG储罐在进行地震响应分析,以夹层橡胶隔震垫作为LNG储罐的隔震装置,对在地震作用下的LNG储罐进行隔震效果分析,本文的研究内容如下:1.建立了LNG预应力储罐外壁的有限元模型。2.对LNG储罐进行了隔震设计,采用了夹层橡胶垫作为LNG储罐的隔震装置,设计了水平刚度不同两种夹层橡胶垫,并对隔震后的LNG储罐建立有限元模型。3.对LNG储罐在隔震前后的地震响应进行对比分析。研究结果表明:1.对于隔震前后的LNG储罐固有频率,隔震后储罐的频率明显降低,其中低阶频率降低显著;其中空罐的频率减小显著,隔震后空罐频率减小量优于装有储液的罐体频率的减小量;储罐的固有频率无论隔震与否,其固有频率都随着储液量的增加而减小。2.对储液量不同的LNG储罐进行时程分析,结果表明空罐的隔震效果要优于存有储液的罐体,在地震波作用下,储罐外壁的位移沿储罐高度的变化趋势是先增加后减小,储罐的最大位移多出现在20m左右的高度处。3.对不同地震波作用下隔震层的隔震效果进行分析,结果表明隔震层对不同的地震波的隔震效果存在差异,水平刚度小的夹层橡胶垫对El centro波和taft波的隔震效果较好,水平刚度大的夹层橡胶垫对天津波的隔震效果更为明显。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 概述  9
  1.2 大型LNG 储罐的分类  9-12
  1.3 国内外LNG 储罐研究现状  12-15
    1.3.1 概述  12-13
    1.3.2 储罐的抗震研究  13
    1.3.3 储罐基底隔震研究  13-15
  1.4 本论文主要研究工作  15-17
第二章 LNG 储罐基础隔震设计  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 基础隔震的隔震原理  17-18
  2.3 隔震基础设计  18-19
  2.4 夹层橡胶隔震支座的复位机构  19-20
    2.4.1 夹层橡胶垫的结构  19-20
    2.4.2 夹层橡胶垫的形状系数  20
  2.5 夹层橡胶垫的力学性能设计  20-28
    2.5.1 夹层橡胶垫的轴压承载能力设计  20-22
    2.5.2 夹层橡胶垫剪压承载力及水平剪切变形  22-23
    2.5.3 夹层橡胶垫的水平刚度设计  23-26
    2.5.4 夹层橡胶垫的竖向刚度  26-27
    2.5.5 夹层橡胶垫的阻尼  27-28
  2.6 隔震支座有限元模型的建立  28-29
  2.7 本章小结  29-30
第三章 LNG 储罐外壁有限元模型的建立及分析  30-48
  3.1 引言  30
  3.2 有限元软件ANSYS 简介  30-31
  3.3 LNG 储罐外壁有限元模型的建立  31-38
    3.3.1 工程概况  31-32
    3.3.2 单元的选取  32-34
    3.3.3 网格的划分  34-35
    3.3.4 定义边界条件  35
    3.3.5 材料的本构关系  35-37
    3.3.6 普通钢筋和预应力筋有限元模型的建立  37-38
  3.4 有限元计算模型的基本假定  38-42
    3.4.1 基本工况条件假定  38
    3.4.2 储罐内储液的假定  38-39
    3.4.3 边界条件  39-40
    3.4.4 附加质量法的计算  40-42
  3.5 隔震前储罐外壁模型的动力分析  42-47
    3.5.1 模态分析  42-46
    3.5.2 储罐的自振周期  46-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 LNG 储罐外壁隔震分析  48-72
  4.1 引言  48
  4.2 LNG 储罐基础隔震的基本理论  48-50
  4.3 隔震后LNG 储罐外壁模态分析  50-51
  4.4 储罐外壁隔震前后时程分析  51-69
    4.4.1 地震波的选取  51-53
    4.4.2 隔震前后位移、加速度时程分析  53-65
    4.4.3 隔震前后罐体位移最大值沿高度变化  65-69
  4.5 不同水平刚度及地震波作用下储罐隔震效果  69-70
  4.6 本章小结  70-72
结论与展望  72-73
参考文献  73-77
发表文章目录  77-78
致谢  78-79
详细摘要  79-88

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 隔震结构
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