
一、專有技術的來源與應用
本技術用于國內、國際項目中低溫液體鋼制雙容罐、預應力混凝土全容罐等需要考慮OBE(中震)和SSE(大震)地震荷載工況的大型設備樁基及上部結構計算。
在國內設計審圖、國際工程中,審圖專家或者國外PMT咨詢工程師對低溫液體鋼制雙容罐、預應力混凝土全容罐等大型設備的OBE和SSE地震荷載工況結果較為重視。在高烈度震區建造低溫儲罐存在地震作用引起的內罐儲液劇烈晃動,從而對罐壁產生附加動水壓力,造成罐底焊縫開裂,儲液外流,儲罐爆炸。近年來,儲罐不斷朝著大型化、復雜化發展。LNG儲罐在震害下引起的火災、泄露會造成嚴重的生命財產損失和生態災難,動力分析作為儲罐設計的重要前提,各地震工況下的加速度數值會直接影響樁基、承臺、外罐、內罐、穹頂等部分的設計結果。
目前LNG儲罐動力模型中,常依據JGJ 94《建筑樁基技術規范》計算樁土等效參數,將樁土剛度簡化為線性連接單元附加到承臺底部,但這種簡化的等效方法無法考慮不同土層與樁之間的非線性作用。
本技術借用SAP2000、ANSYS等大型有限元軟件,采用基于改進的 Haroun-Housner 模型理論的動力簡化計算技術,同時考慮了內罐底保溫層減震效應,對內罐剛度進行合理折減以及利用LPILE軟件考慮不同土層對樁剛度的影響,建立不同深度下的樁非線性剛度,簡潔、快速、準確計算地震作用。
二、專有技術主要技術流程
本技術由反應譜計算技術、儲罐簡化參數計算技術、樁剛度計算技術以及SAP2000(ANSYS)有限元簡化動力模擬技術等四部分技術組成:
1、基于業主提供《地震安全評價報告》,計算地震反應譜函數作為輸入條件;
2、基于規范ACI350.3-06相關規定以及自主研發的計算表格,計算十四種單一地震工況下儲罐簡化模型參數;
3、根據樁參數、土層參數求解樁在不同深度下的P-y曲線進一步確定MultiLinear Plastic單元每個階段的剛度;
4、建立SAP2000(ANSYS)有限元簡化動力模型進行計算,并考慮阻尼差異性根據BS EN1998-1對各質點動力結果進行多阻尼比修正;
5、將各部分加速度加載到儲罐整體模型上求解地震單工況下的內力;
6、提取內力,利用計算程序進行荷載組合開展配筋及裂縫計算等。
三、專有技術的應用效果
利用本技術在“中化連云港循環經濟產業園罐區項目一期工程B階段工程總承包”項目中,對低溫丙烷罐組(2座8萬立方米雙層金屬低溫丙烷全容罐)進行動力復核計算,在保證精度的前提下,解決了儲罐動力分析整體建模繁瑣、時間冗長、無法考慮樁土非線性作用等問題,大大提升了效率。
除以上項目應用本技術外,先后應用于中化二期項目12萬預應力混凝土全容罐、煙臺LNG項目20萬預應力混凝土全容罐、廣西北海LNG項目20萬預應力混凝土全容罐、四川遂寧6萬預應力混凝土全容罐、山東東明石化5萬預應力混凝土全容罐等。
四、專有技術的創新點和先進性
1、考慮了內罐底保溫層減震效應,對內罐剛度進行合理折減。
2、考慮樁土水平、豎向非線性作用,低溫儲罐動力簡化模型計算技術。
3、考慮儲罐不同部分的阻尼差異性,實現多質點單反應譜多阻尼比修正技術。
五、該技術應用前景
近年來,儲罐不斷朝著大型化、復雜化發展,提升儲罐的抗震性能具有重大意義。本技術應用性、實用性強,在保證精度的前提下,解決了儲罐動力分析建模繁瑣、時間冗長、無法考慮樁土非線性作用等問題。本技術模型簡單,可操作性強,在項目前期工程報價以及項目詳細設計中都大大提升了效率及安全性。本技術所建立簡化模型,適用范圍廣,對不同容積、不同結構形式的低溫儲罐均適用。本技術為儲罐的抗震計算提供了強有力的技術支持。
(來源:中國石油和化工勘察設計協會) |