竖向地震作用对储液罐地震响应的影响分析

地震作用下大型储液罐的安全问题日益引起重视。基于ANSYS软件建立储罐液体耦合有限元模型,考虑罐底非线性接触效应,以El-Centro南北向和竖直向记录地震波为输入,研究水平激励以及水平和竖向同时激励两种工况下储罐的动力响应。研究结果表明,两种工况下靠近罐底1.2m处均发生了"象足"变形,竖向激励下水平相对位移增加了14%。竖向激励使得罐壁环向应力和轴向压应力均有不同程度的增加。竖向地震激励对液面的竖向晃动影响较小。储液罐底板在地震作用下发生了竖向提离和永久滑移,竖向激励时增长幅度均在10%左右。同时罐体基底剪力在竖向地震作用下也有所增大。储罐抗震设计时应考虑竖向地震分量的影响,研究结论可为立式储罐的抗震设计提供一定的参考和依据。     

地震视应力用于震后趋势快速判定的可能性

对多次强震的地震视应力进行了计算，将各次强震的地震视应力的高低与强震发生后的后续地震的强度进行联系，探索它们之间的关系，进而提出将地震视应力用于强震震后趋势预测的可能性。对多次强震的地震视应力与其后续地震强度的关系的分析结果表明，低视应力的强震的后续地震的强度一般较低，即低视应力的强震发生后，震区发生较强的后续地震的可能性较小。     

内罐影响下LNG储罐外罐地震响应分析

为了考虑内罐在不同方向地震动时对LNG(液化天然气)储罐外罐的影响,对有内罐和无内罐情况下LNG储罐外罐进行了地震响应分析。结果表明:有内罐时地震响应比无内罐时小,内罐的存在对LNG储罐抗震有好的影响;竖向地震波对结构振动的影响不能忽视。     

立式浮顶储罐并联基础隔震模拟地震振动台试验研究

立式浮顶储罐在强震作用下会发生罐壁屈曲、卡顶、浮顶下沉等震害。为降低储罐地震响应,以1 000 m3储罐为原型,按1:5的几何相似比设计缩尺模型,并以隔震周期为0.5 s进行并联隔震装置设计,给出其力学本构关系。采用模拟地震振动台试验方法,选取四种不同频谱特性的地震动对模型罐进行地震响应分析,结果表明:隔震层顶部加速度卓越频率有所降低,周期延长;隔震后储罐加速度、层间位移及动应力地震响应明显降低,但晃动波高有所放大;三向地震激励与单向地震激励相比,加速度地震响应明显放大,对晃动波高影响较小。建议储罐抗震减震设计时应考虑三向地震作用。     

考虑SSI效应的15×10~4 m~3储罐基础隔震数值仿真分析

为考虑土与结构相互作用(SSI)对15×104m3大型立式储罐基础隔震效应的影响,采用弹簧-阻尼系统模拟地基土和隔震层,罐壁及底板采用壳单元,流体采用势流体单元,利用ADINA建立15×104m3储罐有限元模型,在峰值加速度0.2g El Centro波地震激励下,应用Newmark数值积分方法进行地震响应分析,结果表明:考虑SSI效应时,非隔震储罐的地震响应有所减小,而基础隔震时地震响应有放大效应。储罐抗震减震设计时,中软地基土上储罐从结构设计安全角度来说需要考虑土与结构的相互作用。     

高阶晃动振型对LNG储罐地震响应的影响

为了研究高阶晃动振型对LNG储罐地震响应的影响,考虑高阶晃动振型,建立LNG储罐的简化力学模型,推导LNG储罐的运动控制方程,给出了LNG储罐的基底剪力、倾覆弯矩和储罐内液体晃动波高的表达式。以某16×10⁴ m³ LNG储罐为例,采用大型通用有限元分析软件ADINA System对其进行有限元模型分析,验证其修正模型的有效性,结果表明:高阶晃动振型对基底剪力和倾覆弯矩几乎无影响,但对晃动波高影响显著,尤其是长周期地震动作用下,并且考虑高阶晃动振型的晃动波高存在延时效应。提出的简化力学模型修正公式与有限元分析结果吻合较好,可以准确地预测LNG储罐地震响应。     

大型立式浮顶储罐基础隔震数值研究

强震作用下,立式浮顶储罐破坏严重。为了降低浮顶储罐的地震响应,选取15×104m3大型立式浮顶储罐,引入基础隔震措施,并考虑浮顶的影响,应用势流体理论,采用ADINA建立有限元模型。研究在不同隔震层阻尼比、不同隔震周期、不同烈度及不同场地条件影响下,基础隔震浮顶储罐的地震响应并进行对比分析。结果表明:当隔震层阻尼比为0.2～0.3时减震效果较好,阻尼比存在合理优化区间;随着隔震周期、地震烈度的增加,基础隔震浮顶储罐的减震率增加;基础隔震浮顶储罐的减震效应受场地条件影响较大;基础隔震措施不能有效控制浮顶储罐的晃动波高。浮顶储罐隔震设计时需要综合考虑多种因素,选取最佳隔震设计参数。     

立式储罐钢筋环梁基础隔震模拟振动台试验研究

为降低储罐隔震基础的工程造价,构建出应用于储罐的钢筋环梁隔震基础。同时针对1 000 m3储罐,根据相似比理论设计1∶5缩尺模型,以隔震周期为0.5 s设计环梁隔震基础。选取四种不同频谱特性的地震波,采用振动台试验方法,对模型罐进行加速度、位移以及晃动波高等地震响应分析,并与储罐基础隔震基本理论和有限元数值仿真分析方法进行对比。结果表明:钢筋环梁隔震基础能够有效降低储罐的地震响应,但晃动波高有所放大;三向地震激励与单向地震激励相比,加速度地震响应明显放大,但对晃动波高影响较小。试验解、理论解和有限元解三者互相验证。建议储罐隔震设计应考虑三向地震激励的影响,但晃动波高可仅按水平地震作用计算。     

新疆成组中强地震活动前后地震活动图像的时空演化特征

用“震源触发-系统响应”孕震模式，分析讨论了新疆1996-1998年成组强震活动前后地震活动图像的时空演化特征，由此定义了“诱发信号震”，进而分析研究了诱发信号震与后续主震的关系，结果表明，强震发生后触发（或引起）的中等地震活动区及边缘很可能是未来强震发生的地点；强震或其强余震发生当天或稍后1天内发生的信号震具有预报意义，信号震发生后，其周围200km范围内3年发生强震的可能性较大，其震级可能比信号震的震级高0.5-2.0，最后对成组强震活动的机理进行了分析和讨论。     

位于不同场地的隔震储罐在地震作用下响应对比分析

就橡胶垫隔震体系和摩擦摆隔震体系,研究分析大型立式储液罐在不同场地实际地震作用下的响应,同时将地震响应与非隔震储罐进行对比分析。分析结果表明:在柔软场地,摩擦摆隔震系统的减震效果要好于橡胶垫系统。摩擦摆支座控制隔震层位移的能力要好于橡胶垫支座。此外,进行了参数影响分析,来衡量储罐储液量、高径比和隔震系统的隔震周期对储罐主要响应的影响。储罐储液量较小时,摩擦摆支座的减震率要好于橡胶垫支座。隔震储罐高径比不宜取为0.8,此时脉冲位移和基底剪力的峰值响应都较大。隔震周期在2 s～3 s区间范围内时,可以取得最优减震效果。     

大型LRB基础隔震储罐支座参数优化配置研究

铅芯橡胶支座(LRB)参数的优化配置是大型LRB基础隔震储罐设计的关键问题。采用Bouc-Wen模型模拟LRB的非线性力学性能,结合Newmark增量法和龙格库塔积分法求解了隔震储罐非线性动力方程,得到了不同类型场地上大型LRB隔震储罐的地震响应特点和设计参数优化配置规律。研究结果表明:支座隔震频率是影响大型隔震储罐减震效果的主要参数。I类场地上最优隔震频率范围为0.5～5rad/s,II类、III类场地上最优隔震频率范围为2～5rad/s,IV类场地上最优隔震频率范围为1.5～3rad/s。支座屈服强度对储罐地震响应的影响取决于场地类型和隔震频率。在II和III类场地上存在最优屈服强度使得基底剪力最小,且最优屈服强度随隔震频率增大而增大。     

大型滑移基础隔震储罐地震反应影响因素研究

采用Bouc-Wen微分连续性模型模拟滑移支座的力学性能,对大型滑移基础隔震储罐非线性地震反应进行了仿真分析,得到了不同类型场地上大型滑移隔震储罐的地震响应特点,总结出了支座摩擦系数、复位刚度以及地震强度等因素对地震反应的影响规律.研究结果表明:大型滑移隔震储罐不适合建立在Ⅰ类场地上,而在Ⅱ类场地上减震效果最好.在Ⅳ类场地上隔震储罐出现晃动波高放大现象,并且需要增大支座摩擦系数和设置复位装置来控制过大位移反应.增大滑移支座复位刚度可以显著降低支座的残留位移.大型滑移隔震储罐在高地震强度地区的减震效果更好.     

水平地震激励下储罐液体晃动与提离分析

在考虑地基与储罐相互作用的情况下,采用有限元法对储罐在水平地震荷载作用下的液面晃动及储罐提离反应进行了分析。结果表明:罐内液体的晃动是长周期运动,其周期受地震动影响。无论是小体积罐还是大体积罐,在一定的地震烈度下均可以发生提离,而且储罐发生提离的时刻大多数是在地震动的峰值过后的一段时间内。大体积的储罐的提离明显小于小体积的罐。底板提离区域为月牙形。     

位移谐波激励下拱顶锚固储罐的动力响应分析

地震中拱顶锚固储罐的破坏将造成严重的后果,研究其地震作用下的动力响应特性具有一定工程意义。以位移简谐波为水平激励,运用AD INA有限元软件对一座3 000m3的拱顶锚固储罐模型进行动力数值模拟,系统分析了储罐内液面晃动波高、动水压力极值、罐壁应力、拱顶应力、拱顶位移等动力响应结果,将以位移谐波激励和以加速度谐波激励的储罐动力响应结果进行比较。分析表明,位移谐波激励下拱顶锚固储罐的液面晃动波高受场地影响较大;储罐应力分布具有一定规律性;采用位移谐波激励时其应力、位移和动水压力等较采用加速度谐波激励时大,液体晃动波高较小。     

立式储罐滚动隔震地震模拟振动台试验研究

为了降低强震作用下立式储罐的地震响应,根据机械动力学原理设计了滚动隔震装置,同时,根据相似比理论设计了原型为1 000 m3储罐的1∶4缩尺滚动隔震储罐模型。选取3条位移波作为地震动输入,对滚动隔震储罐模型进行地震模拟振动台试验。试验结果表明:滚动隔震后结构体系的基本周期被拉大,避开了地震动的卓越频率;滚动隔震后沿罐壁高度方向加速度峰值降低明显,减震率最高可达75%;罐壁环向应力在储罐的底部和中上部最大,轴向应力在储罐的底部最大,隔震后均有较大降低,隔震效果明显;不同地震动的隔震效果不同,El Centro波的隔震效果最好,同种地震动作用下随着地震能量的加大,隔震效果降低;滚动隔震不能有效降低晃动波高。建议实际工程应采取控制晃动波高的措施。     

华北地区地震活动的月相效应及其预测意义

对华北地区1970年以来ML4．0以上地震的月相效应进行了分析。结果表明,华北地区Ms5．0以上地震活动的月相效应并不明显,而是呈现较强的随机性。但在7级以上强震发生前,中等地震的发生具有较为明显的月相效应,这对7级以上强震的发生具有中期（1～3年）预测意义。未来强震可能发生在“朔望地震”分布的地区。目前,华北地区中等地震发生没有显示明显的月相效应,因此未来1～2年内华北地区发生7级以上地震的可能性较小。     

15×10~4 m~3浮放储罐提离研究

为准确模拟及分析15×10~4m~3浮放储罐的提离现象,利用ADINA软件进行势流体、FCBI流体小罐模型地震响应分析,获得的提离高度,提离区域形状与Clough试验结果进行比较,确定出FCBI流体罐模型能较为合理的模拟提离现象,将该建模方法推广至15×10~4m~3浮顶罐与敞口罐,输入加速度峰值为0.4 g的El Centro位移时程并进行地震响应分析,结果表明:在地震作用下,浮顶储罐能够发生罐底提离现象,提离区域为"月牙形",罐底边缘会产生翘起现象,与敞口罐对比发现浮顶能有效抑制晃动波高、减小总倾覆弯矩,但会增大罐壁倾覆弯矩,导致提离高度、接触反力及罐壁轴向压应力增大。     

近场地震作用下大型储罐三维隔震地震响应分析

为研究近场多维地震作用下三维隔震储罐的动力响应,采用ADINA软件建立了15×104 m3储罐的有限元模型,选取弹簧单元模拟三维隔震支座,分别输入水平与竖向的近场地震动,定量分析了其动力响应。分析结果显示:对于大型储罐应当考虑竖向地震作用;三维隔震装置可以有效降低储罐的动力响应,但是对晃动波高无控制效果;近场竖向地震作用下的晃动波高幅值很小,实际工程中可以忽略不计。     

基于阻尼器反力墙体系的特大型LNG储罐控制研究

特大型液化天然气（LNG）储罐的固有频率通常介于2~10 Hz之间,处于大部分地震运动的频率范围之内。在过去的几十年中,许多事故已经证明,储罐在地震作用下很容易遭破坏。使用隔震支座来减少储罐的地震作用已经被证明是非常有效的,但对于特大型LNG储罐,其连接组件对隔震层层间位移有严格限制,尤其是在软土场地中,桩水平抗力与隔震层位移是一对矛盾,普通隔震系统会在隔震层产生较大位移,导致特大型LNG储罐连接组件的设计非常困难。因此提出了一种由环形阻尼器反力墙、粘滞阻尼器以及安装于基桩顶端的隔震支座组成的新型隔震系统,反力墙独立设置于地基中,不与桩基连接,罐底的部分剪力直接向反力墙传递。以容量为16万m3的特大型LNG储罐为例,建立多自由度集中质量简化模型,以层间位移、桩基剪力作为性能指标进行了评价分析。结果显示,新型隔震系统对特大型LNG储罐隔震层位移及桩基剪力的控制非常有效。     

考虑SSI效应的立式储罐水平基础隔震研究

立式储罐在地震作用下破坏严重,损失较大.为了降低立式储罐在水平地震激励下的地震响应,考虑土与结构相互作用对储罐地震响应的影响,将立式储罐基础隔震体系简化为3质点5自由度力学模型.依据Hamilton原理建立立式储罐基础隔震体系的控制方程,给出了立式储罐基底剪力、倾覆弯矩、晃动波高和应力的理论表达.选取150000m3储罐,采用wilson-θ法对其进行了地震动响应分析.结果表明:储罐基础隔震体系能够降低储罐的地震响应;为获得理想的地震响应,场地、隔震周期和阻尼比存在优化取值区间;储罐抗震与减震设计要视设计安全需要来决定是否考虑土与结构的相互作用.