储罐地基三维数值模拟.pdf

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1、张艳关等：储罐地旗三维数值模拟105储罐地基三维数值模拟张艳美，张旭东(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院．山东青岛266555)【摘要】将地基土看做多孔介质，考虑罐体与储液相互耦合、罐体一基础一地基之间的相互作用、多孔介质固液相耦合，建立壳一液一基础一地基三维有限元模型，探讨了静荷载作用下罐体及罐基应力分布的特点。结果表明，在荷载作用下，单个储罐所引起的竖向附加应力主要集中在罐底边缘外0．3D范围内，为消除群罐效应的影响，罐距可取0．6D左右；罐体的应力随地基固结的进行不断变化，罐底板的径向应力最大值、罐底板与罐壁板的环向应

2、力最大值在加载结束时达到峰值，罐壁板的径向应力最大值的峰值出现滞后现象；固结结束后，底板边缘处罐壁径向应力较大，罐壁最大环向应力发生在距离罐底约11／3处。【关键词】储罐；数值模拟；应力；地基【中图分类号】TU443【文献标识码】BI文章编号】1001—6864f2013)08—0105一o3THREE—D口ENSIoNALNUMERICALSⅡULATIoNoFSToRAGETANKGRoUNDZHANGYan—mei，ZHANGXu—dong(CollegeofArchitecture&StorageEngi．，ChinaUn

3、iv．ofPetroleum(Huadong)，ShandongQingdao266555，China)Abstract：Takingfoundationsoilasporousmedium，basedonthetankandtheliquidstoragetankcoupling，tankbody—foundation—groundinteraction，porousmediumsolid—liquidcoupling，athree—dimen—sionalfiniteelementmodelofshell—liquid—fou

4、ndation—groundwasbuilt，andthestressdistributionoftankbodyandfoundationwerediscussed．Theresearchshowsthatadditionalstressrangecausedbysin—gletankismainlythe0．3Drangeofthetankbottomedgeouter，inordertoeliminatetheefectofgrouptanks，thedesirabletankspacingis0．6D；withthefou

5、ndationconsolidation，tankbodystresschanges；theradialstressmaximumvalueoftankbottom，thecircumferentialstressmaximumvalueoftankbodyreachesthepeakwhentheloadingend，butthepeakoftheradialstressmaximumvalueoftankwall印一pearslagphenomenon；theradialstressoftankwallattheedgeoft

6、ankbottomislarger，themaximumcircumferentialstressoftankwallOCCU~ataboutH／3distanceoftankbottom．Keywords：storagetank；numericalsimulation；stress；ground由于储油罐储存的介质易燃、易爆、污染，因此一1计算参数及有限元模型旦发生破坏，将会造成巨大的经济损失、次生灾害和1。1计算参数生态环境的破坏。为了了解储罐的整体变形特性和经充水预压处理后的地基及罐体的主要计算参应力分布情况，不少学者对储罐

7、进行了数值模拟，但数见表1。其中，有限元软件中对于多孔介质要求输入是由于涉及到储罐一储液耦合、罐体一基础一地基之间渗透率K，按下式计算：的相互作用等，使得问题十分复杂，因此，目前的研究=ku／pg(1)大都对结构模型进行了一定的简化¨。式中，k为土的渗透系数；u为液体的动力粘滞系本文将结合黄岛某油库实际工程，把地基土看做数，20℃水约为0．O01Pa·S。多孔介质，建立罐体一储液一基础一地基三维有限元储罐为20000m内浮顶罐(标准序号为HG模型，通过数值模拟，探讨考虑罐液耦合、罐体一地基21502．2—92—92—129)，基本

8、参数和尺寸见参考文献一基础相互作用、多孔介质固液相耦合等复杂情况的[7]。其中，罐壁厚度取20ram，罐底中幅板厚度取罐体及罐基应力的分布规律。7mm，罐底边缘板厚度取12ram。[基金项目】中央高校基本科研业务费专项资金资助(10CX04032A