不同沉降方式下大型储罐的变形与应力分析

大型石油储罐是一种短柱圆形薄壁壳体结构,对地基沉降十分敏感,其中地基局部不均匀沉降和地基整体倾斜对罐体的影响最为关键.采用有限元方法,研究分析了在地基整体倾斜1.5°和地基局部不均匀沉降达到20mm的情况下,大型石油储罐的变形形态以及应力分布特征.结果表明,地基整体倾斜沉降最大变形发生在储罐中下部,最大Mises应力发生在罐壁下部;局部不均匀沉降最大变形发生在敞口顶部,变形形态表现为褶皱式扭曲凹凸,并且具有简谐波形的特性;罐壁内最大Mises应力位于局部沉降区域内的罐壁和底板焊接处.结果同时也表明,地基整体倾斜沉降和局部不均匀沉降都会造成储罐较大的径向变形而导致浮盘升降困难,减小储罐的容量;罐周局部不均匀沉降还会造成罐壁与底板的焊缝撕裂,导致储液泄漏.     

基础局部沉陷下大型储罐变形形态与应力分析

大型钢制储罐是一种地基沉降十分敏感的特种结构,尤以沿罐周的不均匀沉降即基础局部沉陷对罐体的影响最为关键。本文采用有限元方法,研究分析了大型钢制储罐沿罐周相邻点不均匀沉降达到临界值的情况下,钢储罐的变形形态以及其应力分布特征。结果表明,在基础局部沉陷情况下,储罐的变形形态表现为褶皱式扭曲凹凸,具谐波状特征;罐壁内最大Mises应力点对浮顶罐主要发生在罐壁的中下部,对拱顶罐主要发生在罐壁底部。结果同时也表明,基础局部沉陷对浮顶罐的危害影响主要为浮盘的升降困难,对拱顶罐为罐底部局部应力的加剧。     

大型原油储罐地基沉降安全性分析

地基沉降是大型储罐建造或生产过程中面临的重大风险之一,尤其是地基不均匀沉降会造成大型储罐罐壁椭圆化,严重时造成浮盘卡阻。文章根据某10万m3原油罐的实测沉降数据,利用傅里叶级数方法对沉降数据进行谐波提取和曲线拟合,开展了实测地基沉降储罐的结构有限元分析。有限元模型考虑了储罐与地基相互作用及罐体与罐底沉降的耦合作用,研究讨论了罐壁危险区域每层壁板的应力和变形分布规律。研究结果为企业开展储罐地基沉降安全评估提供了一定技术指导。     

不均匀沉降下的大型钢储罐结构

建造在软土地基上的大型储罐会产生各种沉降变形，其中罐周不均匀沉降对结构的影响最为不利．本首先对软土地基上大型储罐沉降的主要类型和特点做简要总结，然后分析罐周不均匀沉降对不同类型钢储罐结构(浮顶罐和固定顶罐)的影响，并回顾了不均匀沉降下钢储罐结构应力分析的有关研究．中还指出，目前由岩土工程师凭借经验提出的储罐地基变形允许值从结构工程的角度看不尽合理，合理的取值应充分考虑储罐结构对地基变形的响应．     

大型钢储罐的沉降与结构性能的关系

建造在软土地基上的大型钢储罐易产生各种沉降变形,其中罐周不均匀沉降的影响最为不利。在各类大型储罐沉降变形的大量实测数据基础上,利用傅立叶分解分析罐周不均匀沉降的组成及特点,利用分析得到的谐波沉降对储罐结构进行有限元分析。分析表明,储罐在不均匀沉降下的应力和变形均与其几何参数有关,因此目前基于工程经验且与储罐参数无关的地基变形允许值控制标准,从结构的角度看不尽合理。     

基础不均匀沉降导致储罐变形的修复

以纳米比亚湖山铀矿项目成品酸储罐的修复为例,探讨了大型拱顶储罐因基础不均匀沉降,导致罐底变形,采用机械的方法修复底板,并在底板基础上注浆填充。通过对三台成品酸储罐的成功修复,证明采用机械方法修复基础沉降引起底板变形并注浆加固的方法是完全可行的。     

变刚度调平在大型储罐基础设计中的应用

建造在软土地基上的大型储罐基础,由于地基土的压缩变形会产生各种沉降变形,其中罐周不均匀沉降即沉降差对其影响最为不利.通过变刚度调平设计,可以大大降低储罐基础的不均匀沉降,工程实践证明这种方法是切实可行的.     

重油储罐清罐作业的安全思考

各类油品储罐清罐作业是石油化工企业的一项经常性工作,主要由清罐作业和检查维修两部分组成。重油储罐在投用一定时间后,重油中的蜡、泥沙等杂质就会沉积在罐底和罐壁上,使储罐有效容量减少,影响储油罐效率,会出现腐蚀、变形、不均匀沉降、罐内加热盘管老化、排水管线不畅通等问题。因此,重油储罐需要定期或不定期进行部分或全面的检查维修和清除罐内淤渣,而在清罐过程中会产生大量可燃液体或气体,有时还带有毒性。若清罐不当或不彻底极易造成火灾、爆炸、中毒等事故。本文就如何确保重油储罐清罐施工作业安全,作一浅显讨论。     

国际工程中重型罐基承载力确定及地基沉降特性分析

浅基础承载力及地基沉降评估是工程勘察设计的基本问题,从事国际岩土工程有关的建设项目,应充分了解国际主要浅基础评估方法、计算公式及设计流程。以伊拉克鲁迈拉油田重型储罐工程为案例背景,进行了系统完整的浅基础案例分析,分别基于抗剪强度准则与沉降控制准则确定了重型罐基的地基承载力,并结合数值分析技术分析了储罐基础的沉降变形性状。结果表明：浅基础承载力的确定应兼顾地基强度与变形要求,沉降是储罐基础承载力的主要限制因素;结构荷载对储罐基础中心点的沉降影响最为显著,地基沉降随着深度以及与储罐中心距离的增加而逐渐减小,基底沉降性状总体呈“碗状”形态;相邻罐体的荷载会对基础变形产生一定的叠加影响,两罐相向部位的沉降较相离方向略大。研究可为从事类似国际岩土工程项目时确定地基承载力及地基变形提供参考。     

上海高桥ST102储罐充水预压储罐地基变形测量与分析研究

利用常规测量方法，对储罐建成后采用充水预压加固时的地基变形进行了监测和分析，测量项目包括储罐底板变形、基础边缘变形和地基表面土体变形。储罐底板变形测量分析结果可知，采用储罐中心预抬高补偿地基沉降的方法效果良好，实测罐基拱度为1．26％，储罐地基锥面坡度为17‰；地表沉降测量结果说明分级的充水预压法有效加固了储罐地基土体，充水预压地基最大沉降量达940mm。放水后回弹量为24mm，占最大沉降量的2．55％；不均匀沉降测量数据分析表明储罐间的合理净间距为大于等于1．0D。     

某大型油罐复合地基变形的评估

地基处理是大型油罐建设的重要环节,介绍了某软土地区大型油罐地基的处理效果,基于沉降观测数据,分析了充水预压期间油罐环基和罐中心的沉降特性;采用泊松法预测了环基总沉降,探讨了油罐地基的平面倾斜、非平面倾斜及罐基拱度特性,分析结果为该油罐地基的纠偏加固提供了依据。     

大型油罐CFG桩复合地基变形与承载性能试验研究

 兰州原油末站大型油罐群,是我国首次在饱和黄土地基修建的大型储油设施。由于天然饱和黄土地基承载力仅为60 kPa,采用CFG 桩复合地基。依托其中一座15×104 m3储油罐工程开展CFG桩复合地基变形与承载特性试验研究。在地基处理范围内埋设土压力盒、孔隙水压计、沉降计等测试元件。现场试验结果表明,CFG桩复合地基承载力特征值达到275 kPa。结合罐体充水试验研究CFG桩复合地基在罐体充水过程中桩土应力、孔隙水压力、沉降及油罐环墙基础变形的变化规律。结果表明,环墙基础最大沉降量为30 mm,最小为11 mm。实测油罐任意直径方向的沉降差最大值为16.0 mm,油罐沿周边弧长方向最大非平面倾斜值为0.002 46。CFG桩桩土应力比随荷载呈增大趋势,在最大试验荷载下达到12.6,油罐底部反力沿半径方向呈“V”型分布。研究表明采用CFG桩处理饱和黄土地基是可行的,试验研究成果对饱和黄土地基修建大型储油罐提供技术依据。     

大型储罐CFG桩复合地基变形性状和变刚度调平设计

大型储罐对地基的承载力要求高,对不均匀沉降量有严格限定,天然地基不能满足要求,需要进行地基处理。通过现场试验和数值分析相结合的手段研究了大型储罐CFG桩复合地基的变形性状,揭示了大型储罐CFG桩复合地基的沉降呈内大外小的碟形分布,距储罐地基中心0.7R(半径)范围内沉降值较大且变化幅度不大(约为20%),定义为储罐地基沉降核心区,影响沉降最主要的因素是CFG桩的桩长,在此基础上提出大型储罐复合地基空间变刚度调平设计方法,即增加沉降核心区的地基刚度或同时减小沉降非核心区的地基刚度,以有效减小储罐地基的差异沉降,改善储罐结构的受力状态。     

大型油罐地基变形特性的研究

介绍了某沿海内河出海口深厚液化软土地区,5×104m3油罐地基采用碎石桩与塑料排水板综合处理、充水预压加固过程中油罐地基的变形特性;通过对油罐地基地表土与深层土变形的长期观测,取得了大量的原始数据;论述了地基地表土、深层土;油罐地基的平面倾斜与非平面倾斜及环墙摇摆下沉特性;并对油罐地基沉降进行了分析;阐述了该地区油罐之间的合理间距、地基沉降计算深度取值标准和沉降经验系数.     

钢储罐环墙基础裂缝分析

通过对某大型项目4台钢储罐基础环墙充水试压后产生不同程度的裂缝进行分析,介绍了可能产生裂缝的原因,并结合钢储罐环墙基础的设计以及钢筋混凝土环墙受力分析,对钢储罐环墙基础提出设计建议,从而有效减少钢储罐环墙基础裂缝的产生。     

大型储油罐碎石桩地基差异沉降有限元数值分析

为减少大型储油罐碎石桩地基差异沉降,采用轴对称有限元方法进行数值模拟和计算,研究了桩长、置换率、褥垫长度等参数对差异沉降的影响,及负向侧向位移与差异沉降的关系。结果表明,3个不等桩长的分布范围在某一定值时,差异沉降最小;油罐中心范围内复合地基,通过固定桩径不变,增加桩间距来增大置换率,可使复合地基在相对较小的置换率条件下获得更小的差异沉降;保持置换率不变,桩径越大(即桩间距越疏),复合地基差异沉降越小;调整桩长、置换率对差异沉降的改变较为明显,而改变褥垫长度对其影响不大;油罐地基负向侧向位移的出现是差异沉降调整的一个重要特征。     

粉细砂夹层的软粘土上建造大型油罐

大型油罐软土地基的稳定与变形问题是工程设计中急待解决的重要课题。本文结合我们近十几年来在沿海地区所进行的大型油罐软土地基试验研究工作,通过对油罐充水预压期间所作的多种项目的实测资料进行分析研究,并参考国外有关资料,提出对油罐地基稳定控制方法,根据油罐地基沉降三种不同模式给出其不均匀沉降容许值及环基侧压力系数建议值。