LNG储罐外罐壁静力有限元分析.pdf

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1、2014年第2期·57·第40卷总第178期SichuanBuildingMaterials2014年4月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.02.026LNG储罐外罐壁静力有限元分析周波(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都610041)摘要:本文参考欧洲规范要求,在静力工况下对用极限状态设计法计算出各荷载组合后工况下的作用效应。LNG储罐外罐壁受力进行了有限元分析。可得出在竖直截在欧洲规范中极限状态设计表达式为:面和水平截面在设计中的内力情况,给相关工程设计研究E≤R(1)dd人员提供参考

2、。式中,E为承载能力极限状态的荷载效应(如轴力、剪d关键词:LNG储罐;静力;有限元力、弯矩等)组合设计值;R为结构构件的承载力设计值。d中图分类号:TE89文献标志码:A1．1荷载基本组合文章编号:1672-4011(2014)02-0057-02E=∑γG+γP+γQ+∑γψQ(2)dG,jk,jpQ,1k,1Q,i0,ik,ij≥1式中,G为作用在结构不变荷载j标准值;Q为可FiniteElementAnalysisofLNGOuterTankk,jk,j变荷载j标准值;P为预应力标准值;γ为不变荷载j的undertheCasesof

3、StaticLoadG,j偏系数;γ为预应力的偏系数;γ为可变荷载j的偏系ZHOUBopQ,j数;ψ为可变荷载j的组合系数。(ChinaSouthwestArchitecturalDesign&ResearchInstitute,0,j1．2荷载相关系数的取值Chengdu610041,China)[2]各系数取值可参考欧洲规范EN1990,其具体取值见Abstract:Europeancodeswasreferencedinthispaper,表1~2。theoutertankwasanalyzedthroughfiniteelement

4、methodunder表1可变荷载组合系数表thecaseofstaticload.theforceinthedesignforthehorizontal荷载风荷载活荷载(罐顶)sectionsandverticalcross-sectionscouldbefound,allthiswork组合系数值(Ψ0)0．60canbereferencedbytherelevantengineersandresearchersfor组合系数值(Ψ2)00theengineeringdesign.表2基本组合的偏荷载系数Keywords:LNGtank

5、;staticload;finiteelement荷载永久荷载主导可变荷载其他可变荷载组合不利有利三者之一活荷载风荷载OBE地震0前言式(2)1．351．01．51．51．5-LNG储罐作为LNG工业链中的一种储存单元设备,在2计算模型液化工厂或接收站投资总成本中,仅大型储罐的投资就占有相当大的比例,所以其设计和建造技术得到了世界上各2．1几何模型大国的高度重视。目前,国内相关规范尚未出台,建造和某LNG储罐工程采用全容罐的结构形式,储罐可容纳设计技术也还不成熟,对国内LNG储罐的研究不仅具有重16万m3液化天然气,外罐由罐壁、罐顶以及承台

6、三部分组大的理论意义,还具有很大的现实意义。在理论方面,可成,罐壁高度为40．5m,内直径为82m,罐体厚度为800以弥补相关空白,为今后工程设计人员提供参考,在现实mm,内衬镍钢板厚度为3．5mm;罐顶弧半径为82m,厚方面,可以减少我国大量的外汇支出,还能开拓海外设计度350mm,罐壁和罐顶相交节点处为变截面;承台为变截施工市场,同时也提高了我国在该领域的国际地位,增加面,边缘最厚处为1400mm,中心最薄处为1100mm。了经济效益和社会效益。国外多个国家已经制定了储罐的LNG储罐外罐结构的几何尺寸如图1所示。设计和建造标准,其中基于

7、英国国家标准下制定的欧洲标准BSEN14620是世界上公认的应用最为普遍的LNG储罐设计建造标准。1欧洲规范要求[1]欧洲规范指出,LNG储罐的荷载作用有正常作用和偶然作用,其中正常作用包括永久荷载、可变荷载(如风荷载)、沉降负载、内部压力、运行基准地震等;偶然作用包括储罐和管道连接泄露、安全停机地震、外部火灾和爆炸等。在本次分析中,针对外罐的受力情况,主要考虑的荷图1外罐结构剖面图载作用为结构的自重荷载、预应力荷载、罐顶活荷载,采2．2有限元模型计算分析采用ANSYS有限元软件,储罐以x轴、z轴作者简介:周波(1988-),男,硕士研究生

8、,助理工程师,主要从事混凝土结构方面设计工作。为对称轴,y轴为沿着高度方向。·58·2014年第2期2014年4月SichuanBuildingMaterials第4