可修復LNG儲罐結構抗震性能

《可修復LNG儲罐結構抗震性能》是依託同濟大學，由趙鳴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可修復LNG儲罐結構抗震性能
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙鳴
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

我國天然氣產量及需求日益增加，加上西氣東輸工程的不斷深化，對於天然氣能源儲備設備的需求量也隨之增加。液化天然氣以其體積小的特點，在天然氣存儲領域得到廣泛的青睞。近年來，世界各地地震多發，對於能源存儲設備的破壞也是屢見不鮮，液化天然氣球罐結構破壞易引發次生災害危害人民民眾的生命財產安全。本課題提出了一种放松球罐柱腳豎向約束的柱腳構造形式，該構造主要由多個軟鋼阻尼器組成，在地震中，阻尼器變形進入塑形階段，從而消耗地震能量，在地震中，球罐結構各部分都處於彈性階段。這一設計使得震後只需更換軟鋼阻尼器就可以將球罐重新投入使用。本課題擬對可更換構件的耗能性能進行考察，通過試驗和數值模擬的方式來確認減震球罐系統的減震性能，最後得到完善的基於無線感測網路的帶減震構造的球罐在實際使用過程中的監測方案。

結題摘要

本課題的主要研究內容可以分為兩部分，即儲液罐抗震性能研究及軟鋼阻尼器耗能性能研究。通過有限元軟體完成了儲液罐的模態分析，得到了整體結構的振動模態，完成了不同地震波振動下的動力回響分析結果表明隨著儲液容量的增加，結構的自振頻率降低，且在柔性地基情況下，自振頻率會隨著地基的彈性模量降低而減小，但動力回響增大，結構的最大應力出現在罐體和支柱的連線處，此位置為儲液罐的易破壞點，在設計時應注意。對提離罐在不同地震波下進行了動力分析，其結果與錨固罐進行了對比，儲液罐提離後結構力學回響明顯減小，但水平位移和液體晃動位移增大，這對結構抗震設計提供了更有效的設計。對提離罐在柔性地基下進行了動力分析，對不同地基彈性剛度下結構的動力回響進行了對比，隨著柔性地基的彈性剛度降低，儲液罐的水平位移和液體晃動位移增大，但結構應力降低。為了選取適用於儲液罐柱腳的耗能構件，對帶孔槽剪下鋼板阻尼器相關性能參數進行了分析。主要通過ANSYS對阻尼器建立有限元模型，並考察不同幾何參數（厚度、耗能肢寬、肢高）下阻尼器耗能性能的變化，來探究最佳化其性能的途徑。此外，本文對比了模型和試驗構件的平面外屈曲形態，並說明這一現象對於阻尼器性能的不利影響，繼而提出了對於柱腳用軟鋼阻尼器適用的加勁肋的改造最佳化方法。最佳化後的數值模擬結果表明：該最佳化方法可以有效的約束鋼板平面外的不規則屈曲，並且使得阻尼器的性能穩定優異。針對平面外變形等缺點，提出了一種新型的加筋開孔軟鋼阻尼器。通過平面外屈曲靈敏度的數值分析，設計了阻尼器的幾何參數。這種最佳化方法可以減少計算時間。對五種不同的載入系統進行了單向阻尼性能試驗。試驗結果表明，該阻尼器具有良好的耗能能力，但其低周疲勞性能在材料和加工質量上還有待提高。對於卸載時的不完全塑性變形，應考慮非對稱設計。