立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

储液罐液—回耦联振动固有特性有限元分析

对立式圆柱形钢制储液罐液－固耦联振动的问题,从液体及罐壁壳体的基本方程分析出发,考虑罐壁壳体横向剪切应变的影响,通过有限环单元及能量法,得出了储液罐液－固耦联振动的方程及其特征方程,计算了储液罐液－固耦联作用的固有频率。     

考虑液固耦联的钢制储罐的模态分析与评价

为完善钢制储罐的振型变化规律，以1.0×10⁴ m³立式圆筒形储油罐为例，利用ADINA有限元软件对考虑液固耦合效应的非锚固罐和锚固罐进行模态分析，得到了储油罐液体晃动的频率和振型，并与理论计算结果进行比较，两者在数值上接近，验证了有限元模型的正确性；以液面高度、储罐的几何参数和材料属性为变量，分析了非锚固罐的罐液耦联振型和频率。结果表明：液面高度对储液晃动频率和罐液耦联频率的影响都很大。储罐的罐壁厚度、储罐的弹性模量对罐液耦联频率影响较为明显；而底板厚度、储罐的屈服强度对罐液耦联频率影响不大。     

大型全容式LNG储罐基础隔震地震响应分析

为了给大型LNG储罐基础隔震设计提供理论和技术支撑,将混凝土外罐依据的剪切悬臂梁理论,钢制内罐依据的速度势理论,引入隔震层刚度和阻尼,建立了LNG储罐基础隔震体系的等效力学模型;应用Hamilton原理,推导了LNG储罐基础隔震体系运动方程,给出了地震响应的理论表达．针对160 000 m³大型LNG储罐进行数值分析,结果表明:除晃动波高外,基底剪力和倾覆弯矩减震效果明显;进行LNG储罐基础设计时,要考虑外罐的影响,而钢制内罐设计时,可以忽略外罐的影响;LNG储罐隔震设计时,要考虑隔震对晃动带来的影响,进行优化设计．     

双参数立式储罐隔震设计

由于贮存液体的立式储罐在受到外激力作用时,晃动和液固耦联振动可以分别考虑,且刚性质量脉冲所产生的动效应可以忽略,所以抗震设计时,晃动(对流质量)控制储罐的波高设计,耦联振动控制储罐的基底弯矩和轴向应力设计.基于这一思想,对大型立式钢制储罐的隔震设计问题,提出了考虑晃动和液固耦联振动双约束下的储罐隔震设计方法.数值分析表明,理想的隔震园频率为2~3 rad/s,在阻尼比为0.1时,对于不同容积储罐在不同场地的情况下,其隔震减震效果均达40%以上.增大隔震阻尼比,可提高减震效果,但考虑工程应用实际,隔震阻尼比宜取0.1~0.3.     

立式浮顶储罐基础隔震地震响应研究

为研究浮顶储罐基础隔震地震响应问题,将浮顶假定为均质刚性圆板,波高振动形式受浮顶约束假设为沿半径线性分布.由速度势理论出发,建立液体运动势函数、基底剪力、倾覆力矩表达,由板振动理论建立浮顶运动方程,由能量原理建立罐体运动控制方程.采用时程分析方法研究了浮顶储罐基础隔震的地震响应,数值结果表明：隔震基频宜取2～3rad/...     

园柱形储液罐轴对称振动特性分析

垂直地面运动影响对储罐抗震设计计算具有重要意义。本文应用变分方法，导出了园柱形储液罐轴对称振动方程，并通过选择合适的测试函数对储罐轴对称垂直振动特性作了近似分析。所得结果可提供作为这类设计计算参考。     

刚性储罐基底隔震的动力反应

为了降低水平地震激励下圆柱形储罐的地震响应,假定储罐罐壁为刚性运动,液体为理想流体,同时考虑液体自由表面的晃动影响,依据储罐内液体满足的边界条件和势流体理论,给出了动水压力、基底剪力和倾覆力矩的理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,给出了刚性储罐晃动波高、基底剪力和弯矩的简化表达,建立了...     

立式圆柱型弹性储油罐地震敏度分析

地震波引起的储油罐地震敏度反应包括动水压力、动水剪力与倾覆车矩以及液面晃动,这些地震敏度反应使储油罐受到各种形式的破坏。高径比大的细长型储油罐因罐壁弹性变形的存在而影响着其地震敏度反应的大小,为了克服现有储油罐抗震设计中未考虑细长型弹性储油罐罐壁变形的不足,在分析弹性储油罐固有振动特性的基础上,运用罐－液系统耦联振动理论建立了弹性储油罐的罐－液振动模型。利用该模型对弹性储油罐地震敏度反应的对流分量、脉冲分量以及储液晃动高度进行了分析,结合算例对刚性储油罐与弹性储油罐的地震敏度反应进行了比较。。     

边壁初始不规则储液罐动水压力分析

由于制造和安装误差,实际储液罐的罐壁将不可避免地存在着初始不规则。罐壁的初始不规则将影响储液罐的动态特性和地震响应。对于罐壁具有ｃｏｓ（ｍθ）和ｓｉｎ（ｍθ）（ｍ＝１,２,…）型初始不规则的立式圆柱形储液罐,利用速度势函数研究了罐内液体的动水压力分布。研究中不仅考虑了基础的水平平动,而且考虑了基础的竖向平动和摇动。研究结果表明,罐壁的初始不规则可诱发高阶波型的液体动水压力分量     

立式储罐储液晃动波面振动分析

针对真实地震作用下立式储罐的波面振动是否有高阶阵型的参与这一问题,通过有限元软件ADINA对一万方立式储罐作在地震作用下的晃动响应分析,并得出以下结论:立式储罐的晃动波高与输入地震动峰值加速度成线性关系,两激励波高与响应峰值加速度的比值相同;不同储液比对晃动波高和一阶晃动周期的影响较小;不同地震动作用下的晃动波高径向极值点位置不同,极值点越靠近罐心处,晃动参与振型越丰富,振型叠加越明显,并表明储液在地震作用下的晃动是由多阶振型叠加的结果。     

近断层地震动下大型立式隔震储罐的地震响应分析

以Ⅲ类场地的15万m3立式圆柱形浮顶储罐为例,在储罐底部安装滚动隔震装置,输入Kobe地震波、汶川地震波和集集地震的2条地震波共4条近断层地震波,采用时程分析中的Wilson-θ法,通过对比分析计算储罐在传统抗震和隔震时的基底剪力、基底弯矩和晃动波高,研究滚动隔震储罐在近断层地震动作用下减震效果;通过设置不同的隔震层阻尼比来研究隔震层在近断层地震动作用下的位移.结果表明:基底滚动隔震装置可以有效降低储罐的基底剪力和基底弯矩,但对晃动波高的减震效果不太理想;隔震层上下层之间的层间位移差异较大,应采取综合措施,防止滚动隔震装置失效.     

应用液压阻尼系统(HDS)控制储罐地震响应

为了有效地提高立式圆柱钢制储罐的抗震性能,采用液压阻尼系统(HDS)控制储罐的地震响应.建立了HDS-储罐力学分析模型和储罐的控制目标,通过时程分析法研究了HDS控制参数对储罐动力特性和地震响应的影响规律.结果表明:增大α、c0(液压缸内截面与管路内截面的面积比、阻尼系数),均可提高阻尼比;增大k0(HDS系统中液体的刚度系数)阻尼比降低.增大α,圆频率比减小;增大k0,圆频率比增大,c0的改变不影响圆频率.增大α、k0,c0都能减小有控储罐的位移和绝对加速度反应峰值,有效地减小储罐的地震响应;其中c0的影响最大.HDS对储罐的液固耦合点位移和倾覆力矩控制效果良好,达到50%以上,烈度可降低一度进行储罐的抗震设计.     

立式储罐并联隔震地震反应分析

为减少地震作用下的储罐地震响应,采用基础隔震的减震方法,将环梁基础设计成具有滑移和隔震支撑并联的结构体系,将晃动和液固耦联振动考虑为不耦合多质点体系.以基底剪力是否大于屈服剪力为判断界限,采用Newmark-β时程法研究了不同地震烈度、不同摩擦系数、不同并联滑移隔震支座负担的结构重量比γ、不同场地、不同高径比,不同隔震周期及等效阻尼比对上部储罐地震响应的影响.研究结果表明:隔震后,在一定的设计参数下,基底剪力明显减低,晃动波高有放大效应.各参数不同,隔震效果不同,参数设计存在优化问题.     

柔性基底立式储罐减震耗能研究

对立式储罐进行了减震耗能研究，提出了一种新的储罐抗震模型，即圆柱储罐壁与构成基底的柔性膜（非金属材料）相联结，形成立式储罐，罐周边采用具有水平减震的装置，建立了控制体系的简化力学分析模型，并给出了运动分析方程，对采用橡胶垫的5000m^3方立浮顶罐进行了El Centro波地震动数值仿真计量，取隔震基频为2rad/s。阻力比为0.3时，其基底剪力降低85.78%，动水压力降低60.99%，动水压力和基底剪力的降低，减少了储罐地震动作用下的轴向应力和环向应力，提高了储罐抗震能力，研究表明，新结构体系对减少储罐地震动响应是有效的，是一种能够降低成本，节约钢材的新颖储罐结构。     

连续板桥竖向隔震的弹性时程分析

为了提高桥梁结构在竖向地震作用下的抗震能力,提出竖向隔震的思想,首先分析了桥梁竖向隔震的减震原理,提出一种新型的三维隔震装置并确定了其几何结构和力学性能参数其次,利用有限元软件AN-SYS建立了一座三跨连续板桥三维模型,分析了在El-centro波竖向分量9度小震作用下装置的竖向隔震效果,并研究了竖向粘滞阻尼器的阻尼系数对竖向隔震效果的影响规律结果表明,提出的三向隔震装置可以有效地减小结构的竖向地震动力响应,竖向隔震效果随粘滞阻尼系数的增大而增加,但阻尼系数存在一个较优值.     

圆柱储液容器提离控制研究

5针对储液容器地震响应及提离效应问题,考虑基础与土壤的相互作用,进行了减小地震响应、降低提离的控制研究,建立了控制体系的力学分析模型,并给出了运动分析方程。对实际应用的系列浮顶罐进行了El Centro波数值仿真计算;结果表明控制体系基频与阻尼比不同,其减少地震响应和控制提离的效果是不同的。通过分析,控制体系的最佳基频 在0．5－3rad/s,最佳阻尼比为0．1－0．4,基底剪力降低82％－90％,基底力矩降低85％－92％,波高减低6％－26％,基度转角降低84％－94％。     

碟形弹簧竖向减震装置的研究

设计了一种碟形弹簧竖向减震装置,进行了力学性能试验,并对其竖向地震响应进行了时程动力分析,对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性,计算了罕遇地震怍用下结构的最大层间轴力、加速度、位移等,结果表明该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用．