橡胶基底隔震储罐地震模拟试验研究

针对立式钢制储罐模型,进行了无隔震和有橡胶基底隔震体系振动台的动力特性及地震响应模拟试验研究．结果表明：橡胶隔震能够有效地降低中短周期地震动对上部结构的动力响应,减震效果明显;橡胶隔震对液体表面的晃动有影响,延长液体表面的晃动周期,不同地震动隔震对波高的影响不同;橡胶隔震体系在有效隔震剐度段内,等效刚性质点处加速度降低50％以上,液固耦合质点处加速度降低77％,晃动质点处加速度降低81％。上部结构体系近似平动,相对位移响应较小;橡胶隔震对长周期地震动仅在一定条件下有控制作用．     

立式储液缸基础橡胶垫隔振控制分析

针对立式圆柱形钢制储液缸地震响应问题,从基底加橡胶垫隔震系统的地震动响应的力学模型出发,根据储罐－液体－橡胶基础简化分析模型,分别给出了按单质点、二质点及三质点体系考虑的运动方程,并利用振型分解法进行了数值求解,结果证明隔震体系是有效的。     

外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响分析

为了减轻大型外浮顶立式储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的大型外浮顶立式圆柱形储液罐有限元模型,计算了地震作用下不同形式浮顶(平浮顶、正锥形,倒锥形)的大型外浮顶储油罐的动力响应.数值分析结果表明,地震荷载作用下,外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响不可忽视,浮顶可以减轻液面晃动,但也会增加液体提离高度.不同形式的外浮顶对大型立式储液罐地震反应影响程度不同,平浮顶为最优浮顶形式.     

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。     

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.     

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.     

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...     

400m3立式储罐的地震动响应预测研究

通过灰色预测GM(1,1)模型测算和Matlab软件预测,对400m3储罐进行地震动响应预测研究。首先设置储液高度液差为0.5m,预测不同储液高度下各类储罐的水平地震作用力、储罐基底弯矩、储罐罐壁轴应力,绘制预测绝对误差图,进行对比分析,得出地震烈度对预测误差的影响。为了进一步降低预测误差,改进预测效果,调整储液高度液差为1.0m,重新对储罐进行动响应预测,得出预测储罐储液高度液差数据序列间隔由0.5m增大为1.0m,储罐水平地震作用力、储罐基底弯矩预测结果相对误差降低,储罐基底弯矩、罐壁轴向应力改进预测后效果好。     

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.     

大型外浮顶立式储液罐被动控制方法

为了减轻大型外浮顶立式储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立考虑液体晃动和罐底提离的外浮顶立式储液罐有限元模型,并将被动耗能技术引入大型外浮顶立式储液罐抗震分析中,在罐壁与浮顶之间分别安装摩擦阻尼器和粘滞阻尼器.数值分析结果表明,储液罐液体晃动幅度、罐壁竖向压应力和环向拉应力、罐底提离高度都有不同程度的减小.说明在罐壁与浮顶之间安装摩擦阻尼器或粘滞阻尼器可以减轻储液罐地震灾害,从而有效提高外浮顶立式储液罐抗震能力.     

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.     

考虑液体晃动和罐底提离储液罐的研究

一直以来没有一个简便、有效的模型来模拟壳-液的多种移动边界、几何大变形和流体液面大幅晃动、粘性等多种非线性因素耦合作用的三维的地震反应分析问题.运用大型有限元程序ANSYS中的单元建立考虑液体晃动和罐底提离的储液罐模型,分析了地震作用下无锚固储液罐的动力响应.通过与经典的C lough试验结果进行比较,验证了所建模型的可靠性.模型在数值分析结果中成功的再现了液面的大幅晃动的现象和无锚固储液罐的罐底提离现象.     

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％。     

波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算

为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算.对S175加载方形液舱在迎浪横浪等不同工况下液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证研究.研究表明,在不出现液面破碎等强非线性现象时,能够给出较好的液舱流体晃荡波形和压力;耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体运动的影响,并准确给出船体有无加载液舱时共振频率的偏移现象;数值与试验结果吻合良好,并具有较高的计算效率,为设计载液船舶或减摇水舱等的前期设计提供了快速有效的分析方法和技术手段.     

储罐地震易损性数值仿真分析

为了研究储罐的抗震性能,忽略储罐罐壁的质量,将储罐中的液体质量简化为三质点体系模型,地基土由两个弹簧和两个阻尼器模拟.考虑罐体的平动和转动,建立了在水平地震激励下储罐的动力方程;给出了随机变量的概率模型和基于易损性理论的失效概率计算方法.通过对大庆某油库2×104 m3和5×104m3两种大型储罐进行数值仿真方法的地震易损性分析.结果表明:随着地震烈度的增大,储罐的易损性逐渐增大;5×104 m3储罐的抗震性能要好于2×104 m3储罐;2×104 m3和5×104 m3储罐的主要失效模式分别是抗失稳和抗提离.由此可见从多个失效模式对储罐进行地震易损性研究比从单一失效模式进行易损性研究更加科学.     

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.