一、專有技術(shù)的來源與應(yīng)用
本技術(shù)用于國內(nèi)、國際項(xiàng)目中低溫液體鋼制雙容罐、預(yù)應(yīng)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(shè)備樁基及上部結(jié)構(gòu)計(jì)算。
在國內(nèi)設(shè)計(jì)審圖、國際工程中，審圖專家或者國外PMT咨詢工程師對(duì)低溫液體鋼制雙容罐、預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐等大型設(shè)備的OBE和SSE地震荷載工況結(jié)果較為重視。在高烈度震區(qū)建造低溫儲(chǔ)罐存在地震作用引起的內(nèi)罐儲(chǔ)液劇烈晃動(dòng)，從而對(duì)罐壁產(chǎn)生附加動(dòng)水壓力，造成罐底焊縫開裂，儲(chǔ)液外流，儲(chǔ)罐爆炸。近年來，儲(chǔ)罐不斷朝著大型化、復(fù)雜化發(fā)展。LNG儲(chǔ)罐在震害下引起的火災(zāi)、泄露會(huì)造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失和生態(tài)災(zāi)難，動(dòng)力分析作為儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的重要前提，各地震工況下的加速度數(shù)值會(huì)直接影響樁基、承臺(tái)、外罐、內(nèi)罐、穹頂?shù)炔糠值脑O(shè)計(jì)結(jié)果。
目前LNG儲(chǔ)罐動(dòng)力模型中，常依據(jù)JGJ 94《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計(jì)算樁土等效參數(shù)，將樁土剛度簡化為線性連接單元附加到承臺(tái)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(shù)借用SAP2000、ANSYS等大型有限元軟件，采用基于改進(jìn)的 Haroun-Housner 模型理論的動(dòng)力簡化計(jì)算技術(shù)，同時(shí)考慮了內(nèi)罐底保溫層減震效應(yīng)，對(duì)內(nèi)罐剛度進(jìn)行合理折減以及利用LPILE軟件考慮不同土層對(duì)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(zhǔn)確計(jì)算地震作用。
二、專有技術(shù)主要技術(shù)流程
本技術(shù)由反應(yīng)譜計(jì)算技術(shù)、儲(chǔ)罐簡化參數(shù)計(jì)算技術(shù)、樁剛度計(jì)算技術(shù)以及SAP2000(ANSYS)有限元簡化動(dòng)力模擬技術(shù)等四部分技術(shù)組成：
1、基于業(yè)主提供《地震安全評(píng)價(jià)報(bào)告》，計(jì)算地震反應(yīng)譜函數(shù)作為輸入條件;
2、基于規(guī)范ACI350.3-06相關(guān)規(guī)定以及自主研發(fā)的計(jì)算表格，計(jì)算十四種單一地震工況下儲(chǔ)罐簡化模型參數(shù);
3、根據(jù)樁參數(shù)、土層參數(shù)求解樁在不同深度下的P-y曲線進(jìn)一步確定MultiLinear Plastic單元每個(gè)階段的剛度;
4、建立SAP2000(ANSYS)有限元簡化動(dòng)力模型進(jìn)行計(jì)算，并考慮阻尼差異性根據(jù)BS EN1998-1對(duì)各質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力結(jié)果進(jìn)行多阻尼比修正;
5、將各部分加速度加載到儲(chǔ)罐整體模型上求解地震單工況下的內(nèi)力;
6、提取內(nèi)力，利用計(jì)算程序進(jìn)行荷載組合開展配筋及裂縫計(jì)算等。
三、專有技術(shù)的應(yīng)用效果
利用本技術(shù)在“中化連云港循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園罐區(qū)項(xiàng)目一期工程B階段工程總承包”項(xiàng)目中，對(duì)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(jìn)行動(dòng)力復(fù)核計(jì)算，在保證精度的前提下，解決了儲(chǔ)罐動(dòng)力分析整體建模繁瑣、時(shí)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(xiàng)目應(yīng)用本技術(shù)外，先后應(yīng)用于中化二期項(xiàng)目12萬預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐、煙臺(tái)LNG項(xiàng)目20萬預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐、廣西北海LNG項(xiàng)目20萬預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐、四川遂寧6萬預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐、山東東明石化5萬預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐等。
四、專有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性
1、考慮了內(nèi)罐底保溫層減震效應(yīng)，對(duì)內(nèi)罐剛度進(jìn)行合理折減。
2、考慮樁土水平、豎向非線性作用，低溫儲(chǔ)罐動(dòng)力簡化模型計(jì)算技術(shù)。
3、考慮儲(chǔ)罐不同部分的阻尼差異性，實(shí)現(xiàn)多質(zhì)點(diǎn)單反應(yīng)譜多阻尼比修正技術(shù)。
五、該技術(shù)應(yīng)用前景
近年來，儲(chǔ)罐不斷朝著大型化、復(fù)雜化發(fā)展，提升儲(chǔ)罐的抗震性能具有重大意義。本技術(shù)應(yīng)用性、實(shí)用性強(qiáng)，在保證精度的前提下，解決了儲(chǔ)罐動(dòng)力分析建模繁瑣、時(shí)間冗長、無法考慮樁土非線性作用等問題。本技術(shù)模型簡單，可操作性強(qiáng)，在項(xiàng)目前期工程報(bào)價(jià)以及項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)中都大大提升了效率及安全性。本技術(shù)所建立簡化模型，適用范圍廣，對(duì)不同容積、不同結(jié)構(gòu)形式的低溫儲(chǔ)罐均適用。本技術(shù)為儲(chǔ)罐的抗震計(jì)算提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
(來源：中國石油和化工勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)) |
