石化钢筋混凝土矩形水池池壁计算分析探究

石油化工行业的配套设施设计中,矩形钢筋混凝土水池的设计必不可少。水池的内力计算包括池壁和底板的计算。文章主要讨论在不同的壁板边界条件下池壁的内力计算情况,并结合石油化工行业中常见的矩形钢筋混凝土水池来呈现计算结果,并进行水池池壁的优化设计。     

沙漠环境联体水池结构有限元分析与设计优化

非洲某国沙漠地区长输管道站场工程中的大型联体水池,由于其运行环境恶劣,结构设计独特,为双池并联对称布局、中间设置阀室结构。文章着重分析了联体水池阀室屋盖主梁支撑的两种方案:一种为主梁端与池壁固接,另一种为主梁铰支于池壁顶部,并对两种方案分别建立了对应的全池有限元分析模型,考虑温度作用和地基差异对结构内力的影响。通过对池壁和底板的弯矩,屋盖主梁的弯矩、剪切力和轴力进行计算及对比分析,结果表明,两种方案中池壁和底板的弯矩差别不大,而屋盖主梁的弯矩、剪切力和轴力差别较大,因此方案二更具优势,且阀室顶梁平板橡胶支座的节点构造更加合理。     

矩形水池温度应力的计算

本文对油田矩形污水池在温度发生变化时,对水池结构的影响进行了具体分析,并对如何计算池壁和池底的温度应力进行了介绍。     

炼化企业大型地面式矩形水池设计影响因素分析

结合某炼化企业污水处理厂的工程实例,采用专业有限元计算分析软件STAAD.Pro,对影响厌氧反应器水池内力的因素进行了分析和计算。结果表明:在池壁板外增设保温板能有效降低温度荷载对结构的不利影响,外加50 mm厚的保温板可使弯矩和配筋量分别减少约80%;采用增加池壁板厚度的方法不能有效抵抗温差荷载;在水池内合理设置拉梁并在拉梁处加设预应力可以抵消大部分水压膨胀力,减少水池壁板的内力;设置1道600 mm×1 000 mm的拉梁,可使池壁板弯矩减少约50%,当拉梁数从0增加为5道时,池壁板弯矩减少约75%;对拉梁处施加2 000 kN的预压力,可使拉梁截面积减少65%的同时,壁板弯矩减少约55%。对地基和水池共同作用的分析发现,基床系数对水池的内力影响明显,设计水池时应予以足够重视。     

折边锥形封头应力增强系数分析

推导分析了GB 150-1998《钢制压力容器》中折边锥形封头应力增强系数K的确定方法。为验证其可靠性,建立了参数化有限元计算模型,利用有限元分析程序Ansys计算了变参数下模型结构的应力分布及其相应应力增强系数,并与标准中的K进行了比较和分析,绘制了折边锥形封头应力增强系数表格,可用于工程设计。     

地震区半地下式水池类构筑物设计

基于地震区半地下式水池类构筑物强度和裂缝的计算，以污水处理装置水池设计为例，分别基于《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132—2002和ACI350．03《SEISMIC DESIGN OF LIQUID—CONTAINING CONCRETE STRUCTURES》国内外两种规范体系计算了水池池壁的配筋和裂缝宽度，比较了同一规范体系下，即《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》，不考虑地震工况和考虑地震工况下配筋和裂缝的结果，最后再用ACI规范计算的结果和石油化工规范计算的结果进行了对比，对比的结果说明了水池类构筑物，特别是含有腐蚀和污染介质的水池类构筑物应该适当考虑地震作用影响的必要性。     

工程荷载随机过程模型组合方法研究

在结构设计中通常要考虑若干个荷载共同作用下的荷载组合问题。在对泊松矩形波与泊松脉冲两大类常见荷载过程进行理论推导及数值计算分析的基础上,提出了在极限状态设计中用累积分布函数表达荷载组合最大密度函数的荷载组合方法,并将在极限状态设计中的计算结果与Turkstra方法和蒙特卡罗法的计算结果进行了比较。分析结果表明,采用本文提出的方法进行荷载组合计算是可行的。     

Y型管节点应力集中系数有限元分析

用有限元计算了位于渤海湾的BZ-28单点停泊系统导管架Y型管节点在轴向力，平面内弯矩以及平面外弯矩作用下的热点应力集中系数以及支管和弦管应力集中系数的分布，并将结果与常用的参数公式进行比较。     

钢筋混凝土池类结构裂缝的预防与控制

1 .水池伸缩缝、后浇缝的设置1 1　水池伸缩缝设置含碱污水处理池由于采用矩形平面的布置形式 ,所以对于地基的不均匀沉降反应比较敏感 ,同时在温差和湿差的作用下 ,经常产生显著的附加应力 ,早期干缩效应也很明显 ,由于出现裂缝 ,因此 ,必须严格限制变形缝间距 ;另外由于钢筋混凝土的伸缩影响 ,水池的池壁长度和宽度均受到限制 ,在超过一定限度时就需要设缝的间距。根据工艺布置的要求 ,按实际平面尺寸划分为四个均匀的“单元”。在两个单元之间设置伸缩缝 ,每单元长度为 2 6ｍ ,宽度为 2 5ｍ。这样长 (宽 )度均控制在 30ｍ以内 ,两个单元…     

大庆油田水池保温设计

在对3000～5000m~3水池的保温做法进行简要论述的基础上,对复合层保温池壁进行了热工计算,并得出钢筋砼结构层的壁面温差和季节温差均小于10℃,由温度效应引起的应力较小,故可不做应力计算的结论。通过对水池的几种保温做法的实际比较,池壁采用复合层、顶盖采用复土或聚苯板保温,在大庆地区均收到投资少、保温效果好、占地面积小、美化环境、能耗低和管理运用方便等经济和社会效益。     

全容式LNG储罐混凝土外罐的罐壁罐顶厚度取值研究

全容式LNG储罐的混凝土外罐是由圆形底板、圆柱形预应力罐壁和穹形罐顶组成的超静定结构。在进行混凝土外罐的有限元分析时,必须先确定外罐的几何尺寸,这些几何尺寸的合理与否关系到计算分析的效率。通过对外罐在起控制作用的荷载作用下的受力特性分析,结合不同设计极限状态下的强度和正常使用要求及各自的荷载系数,推导了罐顶厚度、罐顶腋部厚度和罐壁厚度的计算公式。研究结果已应用到江苏LNG、大连LNG的工程设计中,证明是正确的。     

碳纤维布加固钢筋混凝土短柱抗震性能的有限元分析

针对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的破坏特征．建立了适用于反复荷载作用下钢筋混凝土材料的本构关系。考虑材料的非线性、钢筋与混凝土之间的粘结作用、碳纤维布与混凝土之间相对滑移的影响，采用APDL参数化程序设计语言编制的分析程序．分析了碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的屈服荷载、极限荷载、破坏荷载及其相应的顶点位移．计算与试验结果基本一致。     

LNG储罐混凝土外罐稳定工况载荷及应力分析

LNG储罐结构复杂,构件种类多,受力复杂,分析极限工况下储罐各部位的应力分布,对于研究全容式混凝土LNG储罐失效具有重要的意义。为此,通过对储罐的罐顶结构简化,在考虑储罐受到的可变载荷的基础上,对罐体受力荷载系统进行了分类计算和等效处理,建立罐体承载能力极限状态下的罐顶结构载荷、预应力载荷及其他各类可变载荷的组合工况,并采用ANSYS软件建立简化后预应力混凝土外罐的1/4部分的有限元模型,通过结构化网格处理和易发生应力集中处网格加密处理,对罐体各类荷载进行了等效处理,分析了储罐在承载能力极限状态下的罐体温度和应力分布。结果表明:(1)空罐工况下罐顶处最大受压受拉应力发生在储罐承压环处,最大应变位于最大拉应力-2.81 MPa处;(2)空罐工况下承台最大压应力、最大拉应力均位于罐底部与承台连接处外缘,应变最大值也位于承台与罐底接触外缘,此部位易开裂;(3)空罐工况条件下只有罐顶部与承压环应力达到混凝土破坏极限,而储罐其余部位应力均在材料安全极限范围内;(4)满罐风载/雪载工况下,罐体混凝土墙在各部位均达到混凝土材料强度极限;(5)满罐风载/雪载工况下承台与罐底连接部位处于混凝土材料受拉应力状态,且拉应力强度远远超过强度极限,该部位小裂纹在一定条件下易发生裂纹扩展;(6)罐体在热角保护部位的压应力达到混凝土抗压强度极限。结论认为,该研究成果为全容式混凝土LNG储罐失效分析提供了理论参考。     

全混凝土LNG储罐国产化的可行性研究

当前的全容式LNG储罐内罐材料多为9%镍钢,建造材料难以本土化,导致建造费用高、建设工期长;采用全混凝土LNG(ACLNG)储罐可降低造价、缩短工期。国外虽已建成较小尺寸的全混凝土LNG储罐,但该领域的研究存在断层,而我国尚未开展相关研究。为此,介绍了国外全混凝土LNG储罐的研究现状、发展历程、结构形式,并开展了低温环境下(试验温度最低至-170℃)混凝土与钢材的力学性能试验、混凝土冻融循环试验、低温下混凝土与钢材的黏结性能试验、钢筋与预应力混凝土梁的受弯性能试验。据此总结出了混凝土在低温环境下的工作特性,为全混凝土LNG储罐的建造设计提供了理论支持。同时,针对影响储罐结构安全性的混凝土液密性及冻融循环问题,提出了相应的解决措施。为了促进全混凝土LNG储罐的发展,还建议持续开展以下研究工作:1混凝土内罐的开裂情况分析;2地震作用下的内外罐整体性能分析;3按照ACI 376—2010要求对储罐进行承载能力极限状态与正常使用极限状态的模拟设计。     

大型圆筒形储罐有限元设计计算

对于钢筋混凝土环梁基础上的大型储罐，当承受液体静压时，罐底板与最底层罐壁板连接处的应力状态十分复杂。文章按弹性地基梁假设，采用ANSYS有限元计算软件提供的双线性杆单元（LINK10单元）等效替代罐底的单向弹性基础，对其进行有限元应力分析，得到了较为精确和直观的计算结果。     

大型液化天然气储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测

以160 000 m³大型预应力液化天然气(LNG)全容罐混凝土外罐为研究对象,在利用ANSYS软件建立精细化LNG储罐混凝土外罐有限元模型的基础上,按实际结构施工顺序与时间,模拟了LNG储罐混凝土外罐全部混凝土浇筑过程,获得了在变温条件下,由水化热作用产生的混凝土外罐早期温度场分布;在考虑混凝土收缩和徐变的条件下,采用增量法计算了混凝土外罐的早期温度应力,确定了随时间及配筋率变化的混凝土早期抗拉强度,进而对LNG储罐混凝土外罐施工阶段的裂缝发育特征及分布规律进行了预测。结果表明,混凝土收缩对温度应力影响显著,在150 d的模拟时间段内结构温度应力呈现持续增长状态;第1浇筑段的LNG外罐温度应力明显大于其他浇筑段的温度应力,且该浇筑段的罐壁在模拟期内将产生竖向裂缝,扶壁柱处将产生局部环向裂缝。该结论可为同类工程施工建造开展相应的抗裂措施提供依据。     

混凝土储油罐温度应力模型试验设计

混凝土储油罐所受拉应力主要为温度应力,开展温度应力模型试验是研究罐体受力规律的重要方法,根据相似理论来设计模型试验成为首要问题。文章根据相似理论,推导出混凝土储油罐温度应力模型试验的相似条件,并确定了试验相似常数,进而提出储油罐模型温度荷载加载方式,最后通过数值仿真分析手段进行了验证。     

钢筋混凝土贮液池的抗裂设计及构造探讨

本文通过对温度应力和湿差应力引起钢筋混凝土贮液池产生裂缝的介绍,阐述了钢筋混凝土贮液池的抗裂设计,以及防止贮液池开裂所采取的构造措施。     

弹性地基上大型圆筒形储罐应力分析

搁置在钢筋混凝土环梁基础上的 150dam3 大型储罐 ,当承受液体静压时 ,罐底板与最底层罐壁板联结处(即下节点 )的应力状态十分复杂。采用有限元方法对下节点区域及储罐人孔进行了计算和分析 ,得到了较为精确和直观的计算结果 ,并提出了一些独到的见解     

钢纤维混凝土三桩厚承台传力机理与配筋计算

根据９个试件的试验结果，分析了钢纤维混凝土三桩厚承台的破坏模式与传力机理，表明钢纤维混凝土三桩厚承台的破坏为角桩冲剪破坏，认为传力模式宜采用空间桁架模型。根据该模型给出的钢筋拉杆拉力及钢筋用量计算公式可供工程设计及进一步研究参考。