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考虑保温层的LNG储罐隔震力学模型及响应研究

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振动与冲击 2020年第23期39卷 255-262页

作者：罗东雨孙建刚柳春光崔利富王振大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605

为研究LNG储罐的隔震响应及保温层对基底隔震效果的影响,以16×10~4m^3全容式LNG储罐为研究对象,提出了考虑保温层的LNG储罐基底隔震简化力学模型,并结合有限元分析平台ADINA计算LNG储罐的地震响应。通过对比简化模型与数值仿真计算出... 详细信息

为研究LNG储罐的隔震响应及保温层对基底隔震效果的影响,以16×10~4m^3全容式LNG储罐为研究对象,提出了考虑保温层的LNG储罐基底隔震简化力学模型,并结合有限元分析平台ADINA计算LNG储罐的地震响应。通过对比简化模型与数值仿真计算出的基底剪力、基底弯矩和晃动波高得出:简化力学模型计算出的基底剪力和基底弯矩偏大,晃动波高偏小;隔震模型的差异率小于抗震模型,在LNG储罐的抗震与隔震设计时,采用简化力学模型计算基底剪力和基底弯矩能够保证设防要求,但建议抗震设计时,将简化模型计算出的晃动波高扩大1倍~1.5倍,隔震设计时,将简化模型计算出的晃动波高扩大2倍~2.5倍。此外,保温层会影响LNG储罐的基底隔震效果,在进行基底隔震设计时需要考虑保温层的影响。

关键词： LNG储罐保温层简化力学模型数值仿真基底隔震

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考虑桩土作用的储罐模拟地震振动台试验

地震工程学报 2020年第3期42卷 629-638页

作者：高小波孙建刚罗东雨北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116600 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024

为研究考虑桩土相互作用的储液罐的动力响应及长周期地震波对储液晃动、储罐提离的影响,根据量纲分析法设计了桩-土-储罐模型进行了振动台试验。试验中采用4条基岩波、4条地表波进行振动台试验。试验显示基岩波与地表波输入时,体系变化... 详细信息

为研究考虑桩土相互作用的储液罐的动力响应及长周期地震波对储液晃动、储罐提离的影响,根据量纲分析法设计了桩-土-储罐模型进行了振动台试验。试验中采用4条基岩波、4条地表波进行振动台试验。试验显示基岩波与地表波输入时,体系变化规律基本一致,其结果表明:土体地表加速度被放大,且输入加速度峰值增加,地表加速度放大倍数减小;一般地震波时,随着输入加速度峰值的增加,储液晃动波高大致呈线性增加。长周期地震波下则为非线性增加,且晃动波较大。此外,液体产生的晃动波高与储罐类型相关。细高型储罐产生的波高稍大;储罐提离高度随着输入加速度峰值的增加呈非线性增长。长周期地震波激励下,储罐提离高度小于一般地震波时的提离高度。细高型储罐在长短周期地震波激励下,提离高度较为接近,而一般储罐在两种地震波激励下,提离高度相差较大。细高型储罐提离高度大于一般储罐的提离高度。建议在储罐设计时考虑长周期地震波的影响。

关键词：振动台试验储液罐长周期地震提离基岩波

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15×10~4 m^3浮放储罐提离研究

地震工程与工程振动 2016年第2期36卷 182-188页

作者：姜明孙建刚郝进锋王振崔利富罗东雨东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为准确模拟及分析15×10~4m^3浮放储罐的提离现象,利用ADINA软件进行势流体、FCBI流体小罐模型地震响应分析,获得的提离高度,提离区域形状与Clough试验结果进行比较,确定出FCBI流体罐模型能较为合理的模拟提离现象,将该建模方法推广至15... 详细信息

为准确模拟及分析15×10~4m^3浮放储罐的提离现象,利用ADINA软件进行势流体、FCBI流体小罐模型地震响应分析,获得的提离高度,提离区域形状与Clough试验结果进行比较,确定出FCBI流体罐模型能较为合理的模拟提离现象,将该建模方法推广至15×10~4m^3浮顶罐与敞口罐,输入加速度峰值为0.4 g的El Centro位移时程并进行地震响应分析,结果表明:在地震作用下,浮顶储罐能够发生罐底提离现象,提离区域为"月牙形",罐底边缘会产生翘起现象,与敞口罐对比发现浮顶能有效抑制晃动波高、减小总倾覆弯矩,但会增大罐壁倾覆弯矩,导致提离高度、接触反力及罐壁轴向压应力增大。

关键词：浮放浮顶储罐地震响应提离

长周期地震动作用下大型立式储罐晃动波高问题研究

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自然灾害学报 2019年第3期28卷 87-95页

作者：周利剑吴育建孙建刚崔利富吕远罗东雨东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163000 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116650 大连海事大学道路与桥梁研究所辽宁大连116026 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024

大型立式储罐储液受地震作用晃动波高问题是储罐抗震设计的重要指标,该指标的设计是否合理直接关系到储罐在地震作用下的安全性能,特别大型储罐在长周期地震动激励下会产生大幅晃动,对储罐本身和周围环境构成重大威胁。因此,针对长周期... 详细信息

大型立式储罐储液受地震作用晃动波高问题是储罐抗震设计的重要指标,该指标的设计是否合理直接关系到储罐在地震作用下的安全性能,特别大型储罐在长周期地震动激励下会产生大幅晃动,对储罐本身和周围环境构成重大威胁。因此,针对长周期地震动作用下立式储罐的晃动效应,本文进行了各国规范之间的对比、振动台试验、数值仿真的研究。结果表明:中、美、欧、日储罐抗震规范在适用范围、场地分类、设防基准和反应谱等方面存在差异,但规范波高计算值相差不大,满足了对中短周期地震动激励波高的设防要求,对长周期地震动激励波高设防明显不足;储罐在含有丰富长周期波形的地震波作用下,产生的试验波高较大,且随地震动峰值加速度的增加呈一定的线性增加;利用傅里叶谱卓越周期作为频谱特性参数来拟合波高具有可行性,并与激励波高由一定趋势的函数关系;选用傅里叶谱低频幅值占比率λ进行长周期地震波界定,并运用多阶振型叠加SRSS方法进行规范波高公式修正,计算结果对长周期地震动激励波高有较高的设防。

关键词：大型立式储罐安全波高长周期规范试验振型

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近断层地震动对大型LNG储罐作用效应分析

自然灾害学报 2020年第4期29卷 102-112页

作者：罗东雨孙建刚柳春光崔利富王振大连理工大学工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605

近断层地震动对长周期结构威胁很大,而大型LNG储罐属于安全等级要求极高的液固耦合长周期结构,为研究各类近断层地震动对LNG储罐的作用效应,采用数值仿真方法计算了16×104m 3LNG储罐在不同种类近断层地震动激励下的地震响应,通过对比... 详细信息

近断层地震动对长周期结构威胁很大,而大型LNG储罐属于安全等级要求极高的液固耦合长周期结构,为研究各类近断层地震动对LNG储罐的作用效应,采用数值仿真方法计算了16×104m 3LNG储罐在不同种类近断层地震动激励下的地震响应,通过对比单向、双向和三向地震动作用下LNG储罐地震响应的差异,验证了对LNG储罐进行三向地震作用研究的必要性。此外,重点研究了在具有向前方向性效应、滑冲效应与无脉冲地震动作用下LNG储罐地震响应的特点。结果表明:含有较大速度脉冲和大位移的地震动会激发储液的剧烈晃动,进而对罐壁顶部产生巨大的冲击,导致罐壁顶部出现应力突变和位移超限,最终引起储罐的菱形屈曲或顶部附属结构物的破坏。

关键词：近断层地震动滑冲效应向前方向性效应 LNG储罐地震响应

近断层地震动作用下大型LNG储罐晃动效应研究

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自然灾害学报 2020年第5期29卷 99-107页

作者：罗东雨孙建刚柳春光崔利富王振大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605

为研究16×10^4m^3LNG储罐在近断层地震动作用下的晃动效应,并对比近断层地震动和其他类型地震动对大型储罐响应的差别,选取5条不同脉冲周期的近断层地震波和4条Ⅱ类场地普通地震波作为地震激励,应用有限元软件ADINA建立三维储罐模型,... 详细信息

为研究16×10^4m^3LNG储罐在近断层地震动作用下的晃动效应,并对比近断层地震动和其他类型地震动对大型储罐响应的差别,选取5条不同脉冲周期的近断层地震波和4条Ⅱ类场地普通地震波作为地震激励,应用有限元软件ADINA建立三维储罐模型,采用动力时程积分法进行地震响应分析。研究表明:与普通地震动相比,近断层地震动作用下储罐的地震响应偏大;近断层地震动会激发更为剧烈的液面晃动,而脉冲周期是影响储液晃动的主要因素;剧烈的储液晃动对内罐壁和穹顶造成较大冲击,从而导致内罐壁上部有效应力和加速度激增,储液上部动液压力存在突变,穹顶的有效应力增大。故在断层区设计建造LNG储罐时应设计防晃装置,避免因晃动过大而引起储罐的泄露和破坏。

关键词：近断层脉冲周期 LNG储罐液面晃动罐壁应力 ADINA

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大型立式石油储罐考虑桩土作用地震响应分析

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2018年第3期34卷 430-438页

作者：郝进锋高小波孙建刚崔利富罗东雨东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116600 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024

目的研究大型立式石油储罐-桩-土体系的动力响应,对比桩土间相互作用对上部储罐结构的影响.方法利用有限元软件ADINA建立桩-土-储罐三维整体模型,输入包含长周期在内的7条基岩地震波进行地震响应分析.结果考虑桩土相互作用后,基底剪力... 详细信息

目的研究大型立式石油储罐-桩-土体系的动力响应,对比桩土间相互作用对上部储罐结构的影响.方法利用有限元软件ADINA建立桩-土-储罐三维整体模型,输入包含长周期在内的7条基岩地震波进行地震响应分析.结果考虑桩土相互作用后,基底剪力、基底弯矩、动液压力、罐壁有效应力均减小,但波高有所放大,且罐壁轴向应力增大明显,最大为刚性地基时的3.71倍;考虑桩土效应后,长周期地震动下储液罐的晃动波高、基底剪力、基底弯矩等动力响应均大于普通地震动作用下的结果,其中波高增大较大,最大为7.46倍;低储液量(25%)时,动力响应有所区别,表现为考虑桩土相互作用后,基底弯矩增大,储罐底板发生翘起.结论建议储罐的抗震设计中应考虑桩土相互作用与长周期地震动对储罐的影响,并在储罐薄弱部位进行加固处理.

关键词：桩土效应长周期储罐地震响应

LNG储罐桩基础隔震长周期地震作用效应分析

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地震工程与工程振动 2015年第6期35卷 170-176页

作者：罗东雨孙建刚郝进锋王振崔利富姜明东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为了研究在长周期地震动作用下桩基础-隔震层的相互作用对16×104m3LNG储罐地震响应的影响,本文利用有限元分析软件ADINA进行数值仿真分析,考虑流体的微可压缩性,储液采用FCBI流体单元,输入峰值为0.2g的El Centro位移波和Tcu068位移波,... 详细信息

为了研究在长周期地震动作用下桩基础-隔震层的相互作用对16×104m3LNG储罐地震响应的影响,本文利用有限元分析软件ADINA进行数值仿真分析,考虑流体的微可压缩性,储液采用FCBI流体单元,输入峰值为0.2g的El Centro位移波和Tcu068位移波,对不考虑桩土不隔震、隔震和考虑桩土不隔震、隔震4种工况储罐的地震响应进行分析。结果表明:采用隔震措施后可以有效降低长短周期地震动作用下储罐的地震响应,但是短周期地震动作用下的隔震效果更为明显,长周期地震动会引起较大的晃动波高。此外,非隔震情况下考虑桩土效应后,地震响应峰值会有所降低,隔震时考虑桩土效应会加大地震响应峰值,由此说明非隔震时不考虑桩土效应的设计方法偏于保守,隔震时考虑桩土效应是安全的设计方法。

关键词：长周期桩基础 LNG储罐 ADINA 隔震

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LNG储罐保温层减震效应研究

振动工程学报 2020年第5期33卷 885-900页

作者：罗东雨孙建刚柳春光崔利富王振大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 大连民族大学土木工程学院辽宁大连116605

作为存储超低温介质的特种设备,LNG储罐在内、外罐之间填充了膨胀珍珠岩作为保温层。在现有的LNG储罐地震响应研究中,保温层常被忽略。基于振动台试验和数值仿真两种方法对LNG储罐的地震响应和保温层的减震效应进行了分析。在不同加速... 详细信息

作为存储超低温介质的特种设备,LNG储罐在内、外罐之间填充了膨胀珍珠岩作为保温层。在现有的LNG储罐地震响应研究中,保温层常被忽略。基于振动台试验和数值仿真两种方法对LNG储罐的地震响应和保温层的减震效应进行了分析。在不同加速度峰值的El Centro地震动作用下,试验结果表明:保温层对内罐的地震响应及外罐的加速度和环向应变具有减震效果,但对外罐位移和轴向应变却有放大效应;储液的晃动随地震动加速度峰值的增大呈线性增大,且保温层对储罐地震响应的影响与地震动强度关联不大。数值仿真结果表明:填充保温层后,除外罐壁位移和有效动应力有所增大以外,其余的地震响应均具有不同程度的降低,数值仿真与振动台试验所反映的地震响应趋势相同,验证了数值仿真模型的合理性,在后续大型LNG储罐的地震响应分析中可以被应用。综上所述:在进行LNG储罐的抗震设计时,为了保证内罐的安全性,可以考虑增大保温层的阻尼来提高内罐的抗震强度,但同时应注意外罐位移的增大而引起混凝土开裂。

关键词： LNG储罐保温层地震烈度振动台试验数值仿真减震