考虑流固耦合的海洋储油罐平台地震反应分析.pdf

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1、第14卷第8期2010年8月船舶力学JoumaJofShipMechanicsV01．14No．8Aug．2010文章编号：1007—7294(2010)08-0887—cr7考虑流固耦合的海洋储油罐平台地震反应分析董汝博，李昕，周晶(大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116023)摘要：基于流体一结构相互作用理论，采用有限元方法对海洋储油罐平台的地震反应进行了分析。首先，将基于流固耦合理论的耦合模型计算结果同基于Ho岫ner理论的简化模型计算结果进行了比较，明确了采用耦合模型的必要性。然后，分析了储油罐内液体深度、地震波输入方向、地震波维数、

2、地震波波型等因素对储油罐平台和罐体反应的影响。得出的结论可为海洋储油罐平台的设计提供参考。关键词：流固耦合；储油罐；海洋平台；地震反应中图分类号：TU311．3文献标识码：ASeismicanalysisofo毋fshoreplatform啊thonstoragetankincludingnuid—structureinteractionDoNGRu—bo，Llx讥，zHoUJing(StafeKeyLaboratoryofCo船tal明dO雎horeEn西n∞ring'Dali蚰Unive璐ity0fTechnology，Dali明116023，China)

3、Abstract：FiniteelementmetIlodb粕edonthetheoryofimeractionbe似eenfluidandstnlcturew舾u∞dt0analyzetlledyn删cresponseoftIleo凰horejacketplatfom访thoilstoragetankduringearthquaI【e．Meanwhile，asimplifiedmodelb船edont11etheoryofHousnerw舶e8tablishedfor山eoffshoreplaⅡ．0彻嬲weIL，11leintemctionmodelwasm

4、orere鸽onableandcrediblecompared埘thnleabove伽omodels．Manyf如tors8uch嬲oiIdeptllintlletank，excitationdirection，excitationdimensionsandeanIlquakewaVe帅ewerestudiedont11einter髓tionmodel．Severalconclusio隅whichcouldbereferedfort

5、leo凰horeplatfo珊designweredlIawn．KeywOrds：nuid—stmctureinteractio

6、n；oilstoragetank；offshoreplatfo硼；seismic陀sponse1引言随着国民经济的飞速发展，对石油的需求也越来越大，我国已经从1993年起成为石油纯进口国。而陆地石油资源已经日见枯竭，因此加快对近海油气资源的开发与利用是实现国民经济可持续发展的重要保证。储油罐平台作为海上石油的收集与中转站在近海油气田中得到了广泛的应用。我国属于多地震国家，近海油气田位于环太平洋地震带上，潜在的地震危险性非常大。在我国有关海域建设海洋平台时，必须考虑地震荷载的作用。而对于海洋储油罐平台的抗震计算与设计，目前国内外尚未见到有关的标准与规范。国内外学

7、者对陆地大型储液罐的抗震研究开展较多㈣，但针对海洋储收稿日期：2008—12一01修回日期：2010-04一19基金项目：国家科技支撑计划(2006BAJ03805)作者简介：董汝博(1982一)，男，大连理工大学博士生，主要从事生命线工程防灾减灾研究；李听(197l一)，男，博士，大连理工大学教授，主要从事结构抗震和防灾减灾研究；周晶(1949一)，男，博士，大连理工大学教授，主要从事水工结构工程和防灾减灾研究。888船舶力学第14卷第8期油罐平台的研究则不多见。Vandiver和Mitome将储油罐和平台分别简化成弹簧一质量一阻尼体系，提出了简化的储油罐平

8、台动力方程的解析形式，并在此基础上对储油罐的优化设计进行了探讨闭。李长升等将储油罐按Housner模型简化为一个质点，将平台简化为另一个质点，对建立的双自由度体系用反应谱法进行了地震反应计算嘲。宫克勤等基于Navie卜Stokes方程研究了液体晃动阻尼对储油罐动力反应的影响门。曲淑英等应用速度势理论推出附连体质量来模拟罐壁与内部液体的相互作用，开展了储油罐的局部动力效应研究嗍。然而，上述研究均对实际情况进行了大大的简化，尤其是对储罐内液体与储罐和平台的耦合问题没有进行模拟。本文建立了海洋储油罐平台的三维有限元模型，考虑了罐内液体和储油罐平台结构之间的相互作用，

9、对海洋储油罐平台体系的地震反应进行了计