球形储液罐地震反应分析

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1、万方数据羲澄建筑技寒2008年第6期(总笨126期》球形储液罐地震反应分析范德宝1，海恚弱《2(1．澳门灿文建筑设计有限公司．广东珠海519000；2．中国建筑技术集团商黻公司．北京100000}【摘要l球形储液罐在地震荷载作用下的损坏易造成严耄的人员伤亡和财产损失。特鄹蹩球罐多存储瑟燃、易爆食质，地震中发生破坏丽引起的次生灾豢对人类的生存环境将造成更为严重的影响和危害。本文运用大凝有限丽程序ANSYS建藏了考虑液体冤动酶10(Din3球罐有限元模型，并对其进行模态分析秘地震反斑分析，就外还研究液体晃动对球罐地震反应的影响。分析结果表明：球罐内液体的晃动能够吸收地震能擞，是有利结构体系抗震

2、瓣。【美键词】球形储液罐；模态分析；地震反应【串鬻分类-W】TU279。7}文藏椽谖码】B【文章编号】1001—68繇{2008》沩一0088二鹳0蘩喜近年来设备抗震随着核电站及大型工业企业的发展已经越荣越受到入嬲豹夔视，戈其是五瀵化工设备透常加工处理和储运易燃、易爆或有毒的介质，很多设备还处在高温高压的王作条件，且设备本身比较昂贵，地震时如果受到损坏而停产，不仅受到巨大的经济损失，丽屈易于鼯致火灾、爆炸以及环境污染等二次灾害，还可能引起城市瘫痪等三次灾害【l】。球形储滚罐，作为重要懿石漓纯工设备与丽容袄的其它储液容器比，具有表面积小、重量轻、制造周期短和占地面积，l、等优点。在石诧企盈、

3、嚣骆工鲎、冶金王蹙瑷及璇索燃气中，主要用于储存液态丙烷、丁烷、丙烯、丁烯及其混合物、滚纯天然气(LNg)、液化石法气《LPG)、渡氨、滚氧、液氮秘渡氢等易燃、易爆物料。历史上曾多次发生由予球罐破坏而引发的灾难，瑟这季争灾塞造成的人员伤亡秘经济损失，往往比下面针对不同坡度的匀质边坡，r=18kN／m3，c=10kPa，舻=20'，E=1000kPa，托=0．3，H=10m，计算坡度分别为l：0．75，l：l，1：1．25，l：1．5时，边坡的安全系数。通过计算褥到坡度分别为l：O．75，l：1，l：l。25，l：1．5时的安企系数(如表l所示)。为了验诞PLAXIS的准确性，本文同时用简化B

4、ishop法进行了安全系数验算，通过计算得翡坡度分掰为l：0。75，l：1，1：1．25，1：1．5时的安全系数(如表1)。袭1安全系数结果麸表1蜀羧看掇，采矮趱A璐谤算鹩安全系数謦传统的方法计算的结果十分接近。5缝语(1)有限元法不需要作任何假定，计算模墅不仅满足力的平衡方稷，且满飓土体应力一应变关系，计算结果可靠。地震篮接菠坏更热严藿。‘有关球形储液罐的抗震分析，国内外学者进行了火量的研究博J．【5j。球罐结构的萄载主要集中于球体中心，盟支柱结构属于弹性结构体系，因就，国内外的有关抗震设计标准和规范中，均将球罐简化为单质点体系。利用附加质量法，忽略液体晃动效应以及液体对结构剐度的影响，

5、将动农压为作为～个附加质量加载在结构上，该方法以其简单实用性已在挠震设诗巾广泛运耀。然褥，球形德渡罐的振动是漩一露耦联振动，所涉及的数学和力学问题复杂，早期的数值分析受餮警对计算爨硬箨戆桎橙，程廖臻瑷绩裁，芏疆土缀难采用。本文借助大型有限元分析软件ANSYS建立了考虑液体晃动鳃球形锉滚罐模型，共分剐对空罐、德渡黪％糖渡、89％的球罐进行模态分析和地震反应分析，使其计算结果更加接近实际。(2)以有限元静力平衡计算不收敛作为边坡整体失稳的栋志，其折减系数本身就是传统意义上的稳定系数，通过强度折减来分析结构的稳定性，宣至临界状态为止，此时的折减系数就是所要求的稳定系数。参考文献[1】郑颖久，怒淹

6、毅，寒涯坶。鸯辍元强凌据减法瓣兖透震【j】。惹勤工程学院学报，2005，(3)．【2】敷宗泽，莓。主王缀理[艇】+l￡索：申毽本剃承电出舨戡，2007。[3]郑颖人．赵尚毅．岩土工程极限分析有限元法及其应用[J】．土本工程学掇，2005。38(1)：91—98—104．’[4】郄颖入，陈楹煜．童恭先，凌天涛．遍坡与滑坡工程治瑾【辩】．JE京：人民交通出版社，2007．【5】赵遴毅，洚鬏夫，张玉芳。蠢辍元强发舞减交巾逮缓失稳懿翔据探讨[J]．岩土力学，2005，26(2)：332—336．【收稿日期】2008—07—21[作者简介】宿鑫成(1983一)，男，山东潍坊人，硕士研究生，从事道路与

7、铁邋』=程。(编辑派亚清)万方数据藏德宝等：球形鼹液罐地震反旋分辑且)罐壁、嶷往、拉枰单jiib)储灌89％液体单元c)储液50％液体单元篷l球形储藏罐有限元模型的网格翅分1有限元模型的建立在ANsYs中，我们选用譬lell181单元建立罐壤及各连接叛模型、羁硪63单元建立支柱模型、FluidSO单元建立罐蠹滚体模型以及Linkl0单元建立斜撑拉秆模型。所建的单元模型和接触单元模型参见图1。其中：罐内储存液化褥油气，其密