立式储液罐橡胶基底隔震模型实验研究

针对立式储液罐地震响应问题,引伸土木结构控制思想,建立了立式储液罐橡胶基底隔震体系的试验模型,进行了地震动试验,试验结果表明,隔震体系对减轻短周期的地震影响是有效的,但对长周期的地震影响是无效的。     

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。     

15×10~4m~3立式储罐隔震设计分析

为了研究15×104m3立式储罐隔震设计影响因素,采用有限元数值仿真技术,分析了隔震刚度、浮顶质量、储液密度、罐壁厚度、罐壁的材料弹性模量、储液高度与罐半径比值对储罐的晃动频率和液固耦合频率的影响并与时程分析对照。结果表明:储罐液固耦合振动频率对隔震刚度敏感,隔震刚度较低时,液固耦合刚度的下降,使基底剪力变小;隔震刚度对储罐的液体晃动频率的影响不大,在一定的隔震周期范围内,波高无放大效应;隔震设计时,浮顶的影响可忽略;储液高度与储罐半径比对储罐的液固耦合频率和晃动频率影响较大,隔震设计时存在优化段;储液密度、罐壁厚度、材料弹性模量,隔震设计时可不考虑其影响,进行地震动台实验时,可考虑用其他材料代替钢材,不影响分析结果。     

高举架立式圆筒型储液容器基础隔震有限元数值仿真分析

为了减轻强震对高举架立式圆筒型储液容器产生的破坏,采用基础隔震措施,对其地震动响应进行研究。基于ADINA有限元软件,罐壁、流体、支承及隔震层选取合适单元建立有限元模型。研究在不同阻尼比、不同隔震周期、不同地震动输入和不同储液高度等参数影响下高举架立式圆筒型储液容器的地震响应。结果表明:隔震周期越长减震率越大,但隔震层阻尼比对减震率影响不大;基础隔震高举架立式圆筒型储液容器的减震效应受地震波频谱特性影响较大;随着储液高度的增加,基础隔震减震率并无明显变化,均有较好的减震效果。基础隔震措施可优化支承结构设计,降低设防烈度,缩小截面尺寸,降低工程造价;基础隔震措施能有效控制支承的竖向反力,且不会产生上拔力,对支承倾覆无影响,可以优化基础设计。建议高举架立式圆筒型储液容器隔震设计时需综合多参数影响,选取最佳隔震设计方案。     

大型储液罐摩擦摆基底隔震控制分析

针对弹性钢制圆柱储液罐,基于Haroun-Housner模型,将连续流体质量等效为3种集中质量,分别为:对流质量、脉冲质量和刚性质量,与这些集中质量连接的相应刚度取值依赖于储罐壁和流体质量.在水平地震激励下,在储罐底部加摩擦单摆支座,给出了简化的液体 - 储罐-隔震支座的力学分析模型,建立了摩擦摆支座基底隔震体系的振动控制方程,并利用Newmark逐步积分法对控制方程进行了数值求解,研究了摩擦摆支座基底隔震的储液罐地震反应,验证了FPB隔震的有效性.     

隔震立式储罐地震反应谱分析

基于反应谱理论,研究了的基底隔震储罐的地震响应问题.将储罐简化为三质点体系力学模型,罐内连续液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,并引入隔震刚度.与时程分析对比,验证反应谱法的适用性,分析隔震立式储罐的地震响应并研究主要参数对隔震储液罐地震响应的影响,主要考虑的参数有:(1)场地类别;(2)隔震周期;(3)高径比.结果表明:反应谱法计算隔震立式储罐地震响应是偏于安全的;随着场地类别和隔震周期的增大,基底剪力减震率逐渐降低,晃动波高变化不明显,隔震后,液动压力呈线性变化,液动压力随着场地类别和高径比的增大而增大,随着隔震周期的增大而减小;高径比存在一定的优化段,在优化段内,基底剪力减震率较大,隔震效果较好.     

大型立式储罐滚动隔震限位研究

为了避免立式储罐自复位滚动隔震体系的支座位移过大导致支座失效,同时达到在不同地震动作用下,减震效应明显的目的,设计了一种变刚度限位滚动隔震装置,以便适应地震动特性变化以及储液高度变化的影响。利用有限元分析软件ADINA进行数值仿真分析,采用弹簧-阻尼系统模拟隔震层,非线性弹簧单元模拟限位装置,流体采用势流体单元,罐壁采用壳单元,建立15×104m3储罐模型。在加速度峰值为0.4 g不同地震动激励下,尤其是近断层长周期地震作用下,对加入限位装置前后储罐的地震响应进行对比,结果表明:采用限位装置后,支座位移得到明显控制,基底剪力、基底弯矩以及动液压力却都有不同程度的放大,但相比非隔震情况下仍有较好的隔震效果,晃动波高略有增大。建议在采用变刚度滚动隔震措施时,可考虑综合减震方案,优化减震效果。     

LNG储罐桩基础隔震长周期地震作用效应分析

为了研究在长周期地震动作用下桩基础-隔震层的相互作用对16×104m3LNG储罐地震响应的影响,本文利用有限元分析软件ADINA进行数值仿真分析,考虑流体的微可压缩性,储液采用FCBI流体单元,输入峰值为0.2g的El Centro位移波和Tcu068位移波,对不考虑桩土不隔震、隔震和考虑桩土不隔震、隔震4种工况储罐的地震响应进行分析。结果表明:采用隔震措施后可以有效降低长短周期地震动作用下储罐的地震响应,但是短周期地震动作用下的隔震效果更为明显,长周期地震动会引起较大的晃动波高。此外,非隔震情况下考虑桩土效应后,地震响应峰值会有所降低,隔震时考虑桩土效应会加大地震响应峰值,由此说明非隔震时不考虑桩土效应的设计方法偏于保守,隔震时考虑桩土效应是安全的设计方法。     

考虑桩土-隔震层-罐体相互作用的隔震储罐地震响应分析

为了研究桩土、隔震层与罐体相互作用对15×104m3隔震储罐地震响应的影响,桩与隔震层采用弹簧-阻尼单元,罐体采用壳单元,流体采用势流体单元,基于ADINA建立数值仿真分析模型,在8度E1 Centro地震动激励下,应用Newmark数值积分方法进行地震响应分析.结果表明:隔震储罐基底剪力和基底弯矩相对于非隔震储罐明显降低,储罐罐壁加速度沿罐壁高度方向近乎平动,但对波高的控制效果不明显;除罐壁顶部外,动液压力明显降低;隔震后,罐壁有效应力和环向应力减震效应明显,对轴向应力和径向应力影响较小,建议从安全角度考虑,储罐非隔震设计时不考虑桩土作用,隔震设计时考虑桩土对罐体的影响.     

铅芯橡胶支座隔震钢框架结构体系振动台模型试验研究

设计并完成了铅芯橡胶支座隔震钢框架结构体系的振动台模型试验,研究刚性地基上隔震结构体系的动力特性和隔震效果,为进一步开展考虑土-结构相互作用的隔震结构体系振动台模型试验提供数据对比。试验结果表明:刚性地基上隔震结构体系具有良好的隔震性能,隔震效果显著,输入地震动的频谱特性和加速度峰值对隔震结构的隔震效率影响较大。     

储罐隔震设计简化分析方法

本文在文献[1]的基础上,提出了储罐隔震抗震设计的简化实用计算方法，把原来三质点体系的分析简化为单质点的问题。文中提出了隔震设计动态参数的选取方法。     

立式钢制储罐隔震抗震设计的工程化方法

针对立式钢制圆柱储罐隔震抗震设计的工程化方法进行了研究,提出了一种利用规范化设计用反应谱法进行隔震抗震设计的思想。     

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。     

大型储罐抗震能力可靠度评估

本文对大型圆筒形立式储液罐抗震能力可靠性分析中涉及的、随机性影响较大的各变量进行了分析,建立了各随机变量的概率模型。针对大型储罐的震害特点,从3个方面建立了大型储罐抗震能力可靠性分析的极限状态方程,提出了总体可靠性评估办法。通过1个具体的油罐分析表明,本文建立的可靠性概率分析模型能够给出较好的抗震能力评估结果。     

导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果分析

导管架式海洋平台结构是当前应用最广的一种平台结构形式。本文研究导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果。针对导管架式海洋平台结构的型式与特点，为了充分发挥阻尼器的耗能减振作用，提出了在平台结构导管架端帽和甲板之间设置柔性阻尼层的新型阻尼隔振方案。针对渤海JZ20－2MUQ平台结构，建立了海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型，研究了隔振层参数与结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔振层层间相对位移的控制效果；进行了多种冰荷载工况和地震工况的数值模拟。结果表明，阻尼隔振方案是导管架式海洋平台结构的一种有效的减振措施。     

基底隔震储罐频率特征与减震机理分析研究

研究不同高径比橡胶基底隔震储罐的频率特征,探讨储罐隔震体系3种不同振动频率随支座隔震频率变化规律.分析在不同频谱特性地震波激励下,隔震体系各振型组分对地震响应(基底剪力、支座位移和晃动波高)的影响,以及响应峰值随支座隔震频率和阻尼比的变化特点.研究表明,基底剪力峰值与场地地震波频谱特性密切相关.支座隔震频率不能完全反映减震机理的实质,隔震振型频率是影响基底剪力的重要参数.在软弱场地上隔震储罐的减震效率低,有效隔震频率范围窄.晃动波高峰值是储罐自振特性和地震波频谱特性等多种因素导致的结果,隔震系统设计时需特别考虑晃动波高增大的影响.     

立式储液罐橡胶基底隔震体系的研究

本文针对弹性圆柱钢制储液容器地震响应问题,建立了基底加橡胶斩力学分析模型,建立了橡胶基底体系的分析方程,给出了求解基底剪力和倾覆力矩的分析方法。     

Seismic response of base-isolated liquid storage tanks considering fluid–structure–soil interaction in time domain

The seismic response analysis of a base-isolated liquid storage tank on a half-space was examined using a coupling method that combines the finite elements and boundary elements. The coupled dynamic system that considers the base isolation system and soil–structure interaction effect is formulated in time domain to evaluate accurately the seismic response of a liquid storage tank. Finite elements for a structure and boundary elements for liquid are coupled using equilibrium and compatibility conditions. The base isolation system is modeled using the biaxial hysteretic element. The homogeneous half-space is idealized using the simple spring-dashpot model with frequency-independent coefficients. Some numerical examples are presented to demonstrate accuracy and applicability of the developed method.Consequently, a general numerical algorithm that can analyze the dynamic response of base-isolated liquid storage tanks on homogeneous half-space is developed in three-dimensional coordinates and dynamic response analysis is performed in time domain.     

Seismic vulnerability mitigation of liquefied gas tanks using concave sliding bearings

The aim of this paper is to evaluate the effectiveness of a concave sliding bearing system for the seismic protection of liquefied gas storage tanks through a seismic fragility analysis. An emblematic case study of elevated steel storage tanks, which collapsed during the 1999 ?zmit earthquake at Habas Pharmaceutics plant in Turkey, is studied. Firstly, a fragility analysis is conducted for the examined tank based on a lumped-mass stick model, where the nonlinear shear behaviour of support columns is taken into account by using a phenomenological model. Fragility curves in terms of an efficient intensity measure for different failure modes of structural components demonstrate the inevitable collapse of the tank mainly due to insufficient shear strength of the support columns. A seismic isolation system based on concave sliding bearings, which has been demonstrated a superior solution to seismically protect elevated tanks, is then designed and introduced into the numerical model, accounting for its non-linear behaviour. Finally, a vulnerability analysis for the isolated tank is performed, which proves a high effectiveness of the isolation system in reducing the probability of failure within an expected range of earthquake intensity levels.