加载顺序对软土地区储罐群地基沉降的影响分析.pdf

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1、第26卷第5期土工基础Vl01．26No．1020l2年1O月SoilEng．andFoundationOct．20l2加载顺序对软土地区储罐群地基沉降的影响分析王学广，刘增容。，王凯，鞠海明。(1．中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000；2．西安建筑科技大学土木学院，西安7100553．吉林省水利水电勘测设计研究院，长春130012)摘要：在软土地区修建的储罐群在使用过程中，不均匀沉降成为工程的主要控制因素之一，由于群罐效应，使得分析及解决沉降问题趋于复杂。运用FLAC3D数值模拟软件，建立三维非线性有限差分模型，利用流固耦合分析方法，考

2、虑孔隙水压力和有效应力共同作用，研究加载(向储罐中加入储存物)顺序对储罐群地基沉降的影响。结果表明，对角(1—3—2—4)的加载顺序所引起的最大沉降差和非平面倾斜均满足相应规范要求。关键词：储罐群，加载顺序，流固耦合，三维有限差分模型中图分类号：TU433文献标识码：B文章编号：1004—3152(2012)05—0065-021引言储罐结构广泛用于石油、化工、电力等工业领域。在软土地基上建造储罐，无论是采用砂垫层预抬高方案，还是砂井充水预压法进行地基处理，在使用过程中都曾出现储罐基础差异沉降，使储罐产生倾斜，给管线安装和油罐运行使用带来困图1储罐的平面

3、布置难。特别是群罐作用下，罐之间由于应力叠加以及孔隙水压力的影响，导致储罐地基应力分布不均，造成储罐的整体均匀沉降、地板的碟形沉降、储罐的平面倾斜及储罐的非平面倾斜I1等。基于此，通过数值模拟对群罐在不同加载顺序下地基不均匀沉降进行分析。2模型的建立及参数的确定图2模型鸟瞰图FLAC。。是快速拉格朗日三维有限差分程序，其该场地软土的物理力学性质指标见表1。地面内置的渗流计算模式能够考虑渗流场和应力场的耦始终和空气接触，孔压保持常值为零，在FLAC如分合，可以通过定义土体为渗流模型来求解地下水影析中不考虑土颗粒的变形，考虑水的压缩性，取室温响下的各种岩土工

4、程问题【2]。下水的体积模量为2．0。以大港油田某销售公司油库扩建工程拟建的4表1软土的物理力学指标具2000方固定顶钢质拱顶储罐为研究对象，其位置布置如图1所示。模型长66rn，宽66ITl，深28．5ITI。假设储罐基础为刚性基础，与地基土间无粘性接触，在FLAC如中的模型鸟瞰图见图2。收稿日期：2012-03—06作者简介：王学广(1986一)，男，天津人，硕士研究生毕业，助理工程师，研究方向为岩土工程。土工基础表2储罐倾斜度表方法1倾斜度‰倾斜度‰倾斜度‰倾斜度‰方法23模拟结果分析A—BC—DA—BC—D储罐16．0124．774储罐13．72

5、93．852储罐25．055．435储罐23．72．538^v世。。在模拟过程中设置不同的加载(即向储罐中加。。储罐34．114．23储罐33．653．48入储存物)顺序，分析4具储罐之间的相互影响和沉储罐43．6014．34储罐43．1193．56降规律，寻求减小储罐不均匀沉降的加载顺序。设倾斜度‰倾斜度‰方倾斜度‰倾斜度‰方法3法4A—BC—DA—BC—D置的加载顺序有4种，分别为方法1：1—2—3—4，储罐15．9945．405储罐14．8455．238方法2：1—3—2—4，方法3：1—2—4—3，方法4：储罐25．043．048储罐24．173

6、．5121—3—4—2。储罐33．513．88储罐35．024．4先施加不排水边界条件，对模型进行地基静力储罐44．2384．59储罐44．1494．94平衡计算，建立初始地应力场]，继而分析储罐在不同加载顺序下所引起的沉降和倾斜，并考虑储罐的4结束语自重嘲。3．1储罐中心点地基沉降量对比基于FLAC3D程序，建立了三维非线性有限储罐2中心点沉降量变化曲线如图3所示。差分数值模型，研究了不同加载顺序对储罐群地基土沉降规律的影响。在考虑地基土附加应力和超孔问隙水压力的共同作用时，方法2(1—3—2—4)的加载顺序更为合适。在沿海软土地区中，如果地基土不经过

7、排水处理，采用这种对角加载顺序可以适量减小储罐的不均匀沉降和非平面倾斜度。图3储罐2中心点沉降曲线参考文献从曲线中可以看出，4种加载方法的沉降曲线形状非常相似，最大沉降差为9。其中方法1和方[1]赵阳。曹庆帅，谢新宇．大型钢储罐的沉降与结构性能的关系EJ]．工业建筑，2007，37(4)．法3的沉降量接近，方法2和方法4的沉降量接E2]COETZEEMJ，HARTRD，VARONAPM，eta1．FLAC近。方法1和方法3的沉降量与单罐的沉降量Basics[R]．ItascaConsultingGroupInc，1995．0．49也更为接近接近，方法2和

8、4的沉降量与单E33高俊合．考虑固结、土～结构相互作用的基坑开挖有限元分析罐的沉