大型储罐抗震研究现状与发展综述.pdf

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1、第4l卷第1期四川建筑科学研究2015年2月SichuanBuildingScience大型储罐抗震研究现状与发展综述张如林，程旭东，管友海(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580)摘要：储罐作为重要的石油化工设备，如何保障地震作用下储罐的安全运行，确保人民生命和财产安全是众多学者研究的重要课题。本文首先指出储罐抗震研究的重要意义，然后从简化模型、数值模拟、试验研究以及规范条例等方面对储罐抗震研究进展进行了综述，最后指出了目前储罐抗震研究中存在的问题及发展趋势。今后储罐抗震研究中，应考虑罐体一基础一地基之间的相互作用，要

2、重视罐体的提离破坏机理以及开展相应的试验研究。关键词：储罐；地震反应；抗震中图分类号：Tu311文献标志码：B文章编号：1008—1933(2015)01—205—05于储罐的非线性研究还缺乏一个比较完善的模型，0引言尤其是考虑地基影响的储罐抗震研究方兴未艾。储罐在商业、军用、民用、核电站，尤其石油石化1．1简化分析模型工业中应用广泛，随着石油战略储备发展及其经济储液罐的动力特性最早可以追溯到1883年，投人效益的需求，储罐正向大型化和浮放式发展，目Rayleigh对充液圆柱壳振动的研究。早期假定储液前我国建成原油储备基地的立式储罐容积已达2

3、O罐为刚性体，罐底锚固于基础上，适用于锚固罐。万立方米。作为城市生命线工程系统中的关键设备1957年，Huosner在前人基础上，基于罐壁刚性假之一，储罐多存贮易燃、易爆、有毒的液体，一旦遭受设，考虑液体晃动对储液地震响应的影响，提出了著地震破坏，大量可燃液体外泄和燃烧，易导致火灾、名的质量一弹簧系统简化模型_2J，建立了基于刚性泄露等毁灭性的次生灾害，对人类生存和生态环境罐壁分析的抗震设计方法。该模型假设液体无旋、造成严重影响。历史上曾发生过多次储罐地震破坏无粘、不可压缩，将地震作用引起储罐上的动液效应造成的人员伤亡和财产损失，1976年唐

4、山大地震分为随罐体作同步运动的刚性脉冲分量和罐内液体中，唐山钢厂和天津化工厂各两座1000in的燃料作自由晃动引起的对流分量，并导出了刚性脉冲分储罐最下圈壁发生外屈曲，角焊缝开裂，罐内储油全量、对流分量的等效质量以及对应的等效质心高度，部泄露，造成严重的经济损失¨J。因此，储罐抗震利用对流晃动基频和地震反应谱，计算出液动压力设计已成为确保储罐运行安全的重要课题，受到世产生的基底剪力和罐壁倾覆弯矩。但在1964年阿界各国的普遍关注，具有重大的现实意义。下面，对拉斯加地震中，按Housner理论设计的大量储罐遭国内外储罐的抗震研究发展现状，简要地

5、从简化分到破坏。这是由于Housner模型没有考虑罐壁的弹析模型、数值分析、试验研究和设计规范等方面进行性变形与液体的耦联作用及罐体与地基的相互作评述。用，给出的基底剪力和罐壁倾覆弯矩偏低，同时Housner模型只适用于储罐径高比小于等于1．3331国内外研究现状的矮胖罐。这促使人们去研究液体和罐壁的耦联振自2O世纪30年代以来，许多学者对储罐的动动问题，即按柔性壁研究储液罐振动。柔性储液罐力性能和抗震设计开展了大量研究，取得了有价值的振动问题是典型的固液耦合问题，从问题性质看，的研究成果。目前关于储罐线性研究较为成熟，对涉及到相互联系、相互

6、作用的两种不同介质，这一特点使其较刚性储液罐研究更为复杂。收稿日期：2013-11-30Huosner提出的两质点质量一弹簧系统简化模型作者简介：张如林(1983一)，男，山东冠县人，博士，讲师，主要从事土与结构动力相互作用及储罐抗震研究。成为后来众多模型研究的基础。比较有代表性的有基金项目：国家自然科学基金资助项目(51408609)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(13CX02087A)；山东省高等学校科Veletsos计算水平地震的柔性储液罐脉冲压力的技计划项目(JI4LG51)；中国石油大学科研启动基金资助项目简化方法——假定

7、模态法。Veletsos和Yang扩展(Y1215040)E—mail：zhangrulin@upc．edu．ca了该方法，采用FlOgge壳理论来分析罐体，圆柱壳206四川建筑科学研究第4l卷上任一点的位移分量用具有剪切和弯曲刚度的一根并进一步推广到具有弹性罐顶的情况⋯J。1987均匀悬臂梁固有模态的迭加来表示，罐内液体效应年，Barton和Parker【12]将罐壁用三维有限元模型离用部分液体附着于罐壁上来近似。1983年Haroun散，而对流体，或将其作为附加质量附于罐壁，或直提出了Haroun-Housner模型，考虑了对流分量、接使

8、用位移型流体有限元，利用ANSYS模拟了锚固柔性脉动分量(随罐壁同步运动)和刚性脉动分量与非锚固圆柱储液罐的地震反应，并进行了动提离(随地面一起运动)等三个分量。与