大型LNG储罐瓦楞型新型铝吊顶地震响应分析

大型LNG储罐中,铝吊顶是位于其内罐顶部,挂载保温绝热材料以形成封闭低温储存环境的大跨悬挂结构。铝吊顶在强震下的响应可能影响到储罐的安全和正常运作,值得研究和分析。建立了包含对瓦楞型新型铝吊顶精细化建模的大型LNG储罐的有限元分析模型,分析了在不同类型及强度的地震激励下,铝吊顶的响应特征及规律。重点探讨了储罐基础隔震对其地震响应的影响。研究分析发现：储罐基础隔震后,吊顶主共振区后移,水平和竖向自振周期均延长0.5 s,节点水平位移减小约29.9%～40.0%,杆件应力减小约27.2%～32.5%。基于增量动力分析法(IDA)对铝吊顶进行的地震易损性分析,结果表明：在不同地震作用下,吊顶的薄弱部位为边缘吊杆区域,其材料的强度富余量较大,整体发生掉落的可能性较小;吊顶在强震中产生的水平晃动较小,与周边密封材料发生碰撞的可能性较小,建议当前设计中吊顶边缘与内罐壁的留缝距离可适当缩小以提高保冷效果。     

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。     

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。     

地震作用下储罐与管道连接波纹管的动力响应

针对储罐与管道连接这个抗震薄弱环节进行研究，考虑了储罐与地基、管道与地基的相互弹性作用及流固耦合作用，使计算模型比较符合工程实际情况。将储罐罐壁看作为刚体，将波纹管部分和管道部分分别用旋转锥壳单元和空间梁单元离散化，通过分析得到波纹管与储罐连接接合面、波纹管与管道连接接合面不同单元之间的位移协调约束方程，并用罚函数法进行处理。根据流体力学速度势理论和有限元法的基本理论，利用哈密尔顿变分原理推导出储罐与管道连接波纹管系统动力分析方程，编制了系统动力分析有限元程序，计算了垂直地震激励不同场地土地基条件下储罐与管道连接波纹管位移响应。     

地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能影响

为了提高铁路房屋的抗震能力,分析地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能,提出基于荷载—变形关系联合评估的地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应评估模型。构建地震动竖向分量的力学响应评估模型,识别铁路房屋的地震屈服响应参数,采用荷载—变形关系和极限荷载结合的方法进行铁路房屋的地震屈服响应应力评估,分析地震动竖向分量对铁路房屋的响应。建立动量平衡方程和弯矩平衡方程,构建铁路房屋的地震响应的三阶段荷载—变形模式,实现地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能评估模型的优化设计。测试结果表明,采用该模型能有效分析地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能影响,Simulink仿真结果和有限元模拟结果的准确性较高,力学参数辨识性能优越,计算结果准确可靠。     

土与结构相互作用对储罐地震响应的影响

为了研究土与结构相互作用对储罐地震响应的影响,基于Haroun-Housner模型,将地基土考虑为平动和转动的弹簧阻尼体系,将储罐结构体系简化为三质点四自由度力学模型,来研究储罐的地震响应受地基土弹性的影响。分析结果表明:与刚性基础相比,考虑土与结构的相互作用时储罐的基底剪力、倾覆力矩和晃动波高均有放大效应,且与储液高度与半径比相关,为获得理想的地震响应储液高度与半径比存在优化取值区间。     

地震动入射角度对地下结构地震响应的影响

考虑土-结构接触面效应和场地初始静应力影响,基于大型商用有限元软件ANSYS和粘弹性人工边界条件,采用动力松弛法的分析思路,建立了一种地震动斜入射条件下地下结构的接触非线性动力反应分析模型和方法,并讨论了地震动入射角度对地下结构动力反应的影响。结果表明：地震波斜入射使得结构的整体反应发生明显变化;随着入射角度的增加,节点的水平向应力反应明显增大,竖向应力峰值较小,增大程度也相对较小;节点的位移峰值随输入加速度峰值的增大也有一定的变化。因此,在分析近源地震作用下的地下结构动力响应时,需要考虑地震动的非一致输入问题。     

模型储罐三维地震反应振动台试验研究

针对立式钢制模型罐,进行了三维地震激励和一维地震激励振动台的动响应试验研究。结果表明:储罐在三维地震动激励下的反应与一维激励相比,加速度反应、罐壁的应变反应、储罐提离反应具有较明显的放大效应。位移反应在不同地震激励下,其放大效应不同,El Centro波激励下各测点三维激励下位移较一维激励下位移放大明显,Taft、天津波激励下各测点三维激励下位移较一维激励下位移有放大也有缩小,幅度均不大。由罐壁测点加速度功率谱分析表明:一维激励其峰值频率区域较为集中,主峰突出,能量主要集中于低频区;在三维地震激励下,频率峰值区域明显拉长,峰值点模糊,频率成份十分丰富,表现出多主峰的特点。     

表面地质的地震响应预测

在美国加州特基平地进行的国际地震场地效应盲测试验中，用传递矩阵法及由此所发展的计算软件较成功地预测了特基平地试验点的地震动响应。盲测结果表明，表面地质模型参数对于正确的预测地表的地震动响应是十分重要的。比较预测资料和计算结果揭示，除了界面深度外，地震波的入射角、Ｓ波速度以及Ｑ值等参数对于地震动的预测是十分重要的     

Nonlinear sloshing in a floating‐roofed oil storage tank under long‐period seismic ground motion

A hybrid analytical and FEM is proposed to investigate the nonlinear sloshing in a floating‐roofed oil storage tank under long‐period seismic ground motion. The tank is composed of a rigid cylindrical wall and a flat bottom, whereas the floating roof is treated as an elastic plate undergoing large deflection. The contained liquid is assumed to be inviscid and incompressible, and the flow is assumed to be irrotational. The method of analysis is based on representation of the liquid motion by superposing the analytical modes that satisfy the Laplace equation and the rigid wall and bottom boundary conditions. The FEM is then applied to solve the remaining kinematic and dynamic boundary conditions at the moving liquid surface coupled with the nonlinear equation of motion of the floating roof. This requires only the discretization of the liquid surface and the floating roof into finite elements, thus leading to a computationally efficient and accurate method compared with full numerical analysis. As numerical examples to illustrate the applicability of the proposed method, two oil storage tanks with single‐deck type floating roofs damaged during the 2003 Tokachioki earthquake are studied. It is shown that the nonlinear oscillation modes with the circumferential wave numbers 0, 2 and 3 caused by the finite liquid surface elevation as well as the membrane action due to large deflection of the deck produce excessively large stresses in the pontoon, which may cause the catastrophic failure of pontoon followed by the submergence of the roof. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特征研究

采用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座(LRB)非线性力学性能,建立LRB基础隔震储罐地震反应的数值模型.利用叠加原理得到人工合成近断层脉冲型地震动,从实际典型近断层地震动和人工近断层脉冲地震动输入两个角度出发,以远场地震反应为参照,系统探讨了近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特点以及近断层地震动运动特征的影响规律.研究发现,近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应明显大于远场地震反应值,显著的近断层脉冲效应是隔震储罐设计不容忽视的问题.近断层地震动的PGV/PGA值是决定隔震储罐地震反应的综合指标,PGV/PGA值较大时,隔震储罐地震反应脉冲效应突出.另外,脉冲周期、脉冲参与系数以及脉冲类型也是影响LRB隔震储罐地震反应的重要因素.在脉冲参与系数越大、含有脉冲数量越多的近断层地震动作用下,隔震储罐地震反应越强烈.当脉冲周期接近储罐晃动周期时,晃动波高会出现峰值.     

液压阻尼系统（HDS）控制立式钢制储罐地震响应分析

本文采用液压阻尼系统（HDS）控制立式圆柱钢制储罐的地震反应，建立了安装HDS储罐的力学分析模型，并进行了数值计算，从频域对安装HDS后储罐的地震响应进行了分析，研究了HDS的减震效果和HDS和HDS参数对储罐地震反应的影响。     

地震作用下立式储液罐罐壁“象足”变形仿真分析

基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离立式储液罐有限元模型,分别进行了水平地震和竖向地震作用下罐壁“象足”变形分析。分析表明:立式储液罐罐壁“象足”变形主要是由罐壁纵向压应力超过临界应力而产生的局部屈曲破坏,并非强度破坏。因罐底提离导致的罐底与基础反复撞击加大了作用在罐壁上的应力,使罐壁底部“象足”变形不断发展,最终导致罐壁撕裂。在完全相同地震加速度作用下,水平地震作用比竖向地震作用罐壁更早更容易进入屈曲状态,产生“象足”变形。     

地震作用下立式储液罐罐壁"象足"变形仿真分析

基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离立式储液罐有限元模型,分别进行了水平地震和竖向地震作用下罐壁"象足"变形分析.分析表明:立式储液罐罐壁"象足"变形主要是由罐壁纵向压应力超过临界应力而产生的局部屈曲破坏,并非强度破坏.因罐底提离导致的罐底与基础反复撞击加大了作用在罐壁上的应力,使罐壁底部"象足"变形不断发展,最终导致罐壁撕裂.在完全相同地震加速度作用下,水平地震作用比竖向地震作用罐壁更早更容易进入屈曲状态,产生"象足"变形.     

立式储罐与地基相互作用地震反应分析

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住水平地震荷载作用下的反应进行了计算。推导了系统刚度矩阵及质量矩阵的计算过程。通过对四种场地条件下的地震响应分析,得出了储罐各种参数对地震反应的影响。分析表明：不同的地震激励对储罐系统的反应是不同的;地基刚度对系统的动力响应的影响也很大：即地基越“柔”,基底弯矩、罐壁轴向应力越小,但环向应力和底板变形却在增加。     

Analysis of structural fuzzy random seismic response

Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｕｚｚｙｒａｎｄｏｍｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ张跃，王光远ＹｕｅＺＨＡＮＧａｎｄＧｕａｎｇ－ＹｕａｎＷＡＮＧ１）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔ...