全容式lng储罐混凝土外罐的预应力方案计算

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1、第38卷第6期石油工程建设49全容式LNG储罐混凝土外罐的预应力方案计算郑建华，李金光，程艳芬，武海坤(中国寰球工程公司，北京100029)摘要：为确保全容式LNG储罐混凝土外罐的造价经济、受力合理，有必要对混凝土外罐施加预应力从工程设计的角度出发．以全容式LNG储罐混凝土外罐的受力特性为基础．对混凝土外罐预应力方案的计算要点进行了较全面的分析和总结．提出了简单易行的计算解决方案，并以16万m3LNG储罐为例．给出了详细的计算过程．实践证明提出的计算方案是正确的。关键词：全容式LNG储罐：混凝土外罐；预应力：设计doi：10．3969／i．is

2、sn．1001-2206．2012．06．0120引言力。即仅采用钢筋混凝土结构即可全容式LNG储罐混凝土外罐是由圆形底板、全容式LNG储罐混凝土外罐的罐壁是圆柱形圆柱形罐壁和穹形罐顶组成的超静定结构．在正常结构。罐顶结构自重及其外表面恒、活荷载使罐壁操作状态下．由于内部蒸汽压力的作用．罐顶和罐竖向轴心受压、环向轴心受拉：操作工况蒸汽压力壁都处于轴心受拉状态由于混凝土的受拉性能很或气压试验压力使罐壁竖向和环向都轴心受拉：内差．若用它来抵抗轴心拉力的作用．则混凝土截面罐泄漏后的液体对罐壁的静水压力使罐壁竖向受厚度会很大．非常不经济。为了确保混凝土

3、外罐的弯、环向轴心受拉：罐壁内外表面的温度效应使罐造价经济、受力合理，有必要对混凝土外罐施加预壁竖向和环向都受弯。在上述荷载的组合作用下．应力．以此来提高混凝土外罐的受力性能．这也是罐壁的竖向和环向都会产生很大的拉力．这些力若国外的LNG储罐设计规范BS7777—3—1993、EN完全由混凝土自身来抵抗．则截面尺寸会非常大．14620—3—2006推荐的技术方案[故可在罐壁的竖向和环向设置预应力来平衡拉力作本文通过对全容式LNG储罐混凝土外罐在起用．以减小截面尺寸控制作用的荷载作用下的受力特性分析．结合规范全容式LNG储罐混凝土外罐的底板为圆形

4、．要求．对预应力方案的计算要点进行了分析．并以可直接坐落在地基或桩基上。在组合荷载作用下．l6万m3LNG储罐为例，给出了详细的计算过程。混凝土截面处于压弯或拉弯受力状态．可通过配置1混凝土外罐的受力特性普通钢筋来满足强度和正常使用的要求。即可不施全容式LNG储罐混凝土外罐的罐顶是穹形结加预应力。构．也即是球冠作用于罐顶上表面的恒、活荷载2预应力方案计算要点属于外压荷载．它们使罐顶截面受压：罐顶混凝土2．1罐壁的竖向预应力计算自重是均布荷载．也属于外压荷载．它使混凝土截罐壁竖向预应力的计算应考虑下列荷载：面轴心受压：作用于罐顶内表面的操作工况蒸

5、汽压f1)内部蒸汽设计压力29kPa作用于罐顶时力或气压试验压力都属于内压荷载．它们使罐顶截在罐壁顶部产生的竖向拉力面轴心受拉。在上述荷载的组合作用下，罐顶混凝(2)罐顶自重、钢结构网壳自重、吊顶自重、土截面应受压或可控性受拉．即强度计算时．通过吊顶保温材料自重、罐顶上部结构自重和罐顶管道普通配筋能满足强度承载力要求正常使用时这些设备自重在罐壁产生的竖向压力普通配筋可满足抗裂缝要求．故罐顶可不施加预应(3)罐壁的液密性要求所需的1MPa残余压应50石油,it{jf建设力与低温液体相接触．因此．最高液位附近区域的温预应力的应力水平不宜小于上述三类

6、荷载组合度效应很大．该区域的环向预应力应增大后的值2．5预应力取值的核算2．2罐壁的环向预应力计算预应力计算值经过调整后是否合理还不能最终罐壁环向预应力的计算应考虑下列荷载：确定，应根据下列要求进行核算：(1)内罐泄漏后液体对罐壁的静水压力产生的(1)为了避免正常操作情况下罐壁出现横／纵环向拉力向压缩裂缝、微观裂缝和较高的徐变．还应限制正(2)内部蒸汽设计压力29kPa作用于罐壁时常使用阶段混凝土的压应力(该限值可取0-4，产生的环向拉力，为轴心抗压强度标准值)。(3)罐顶自重、钢结构网壳自重、吊顶自重、(2)为了避免在气压试验阶段出现裂缝，气

7、压吊顶保温材料自重、罐顶上部结构自重、罐顶管道试验时．罐壁混凝土拉应力不应超过混凝土轴心抗设备自重和罐顶活荷载在罐壁顶部产生的环向拉拉强度标准值。力。把调整后的预应力值和其他荷载进行组合．验(4)罐壁的液密性要求所需的1MPa残余压算混凝土组合压应力是否满足上述限值要求．最后应力llJn才能确定该方案的取值预应力的应力水平不宜小于上述四类荷载组合3计算实例后的值以16万m3LNG储罐为例．外罐内直径D为2．3底板的环向预应力计算82m，罐壁高度为39．7m，壁厚t为0．8m；一般而言．底板可不需施加预应力．其一是经C50混凝土密度P。为2500

8、kg／m，工为50MPa，计算不需要：其二是预应力会减小混凝土截面的延为2．64MPa：内罐泄漏后的液位日为33．3m，液性：其三是在底板处施加预应力