大型LNG儲罐抗震與隔震分析方法及試驗--詳細介紹

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大型LNG儲罐抗震與隔震分析方法及試驗
作者:孫建剛
書名:大型LNG儲罐抗震與隔震分析方法及試驗
定價:¥ 118 元
光盤: 
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開本: 小16K
標準書號: 978-7-03-061576-3
字數(千): 310
頁數: 244
出版日期: 2020-4-8
發行號: TU-1779.0101
裝幀: 平裝
點擊熱度: 872
最新印刷日期:    
 
編輯推薦
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獲獎情況
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圖書介紹
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  本書系統介紹了大型LNG儲罐抗震與隔震分析方法及試驗,并通過試驗研究,建立了工程設計應用簡化方法。本書首先介紹LNG儲罐結構體系與抗震安全,然后依次介紹LNG儲罐抗震設計理論和方法、LNG儲罐隔震設計理論和方法、16?104m3 LNG全容罐抗震數值仿真分析、16×104m3 LNG全容罐隔震數值仿真分析,最后介紹儲罐振動臺試驗。
  本書可作為從事土木工程、儲運工程等領域的工程設計、科學研究人員的參考書,也可供相關專業研究生學習、參考。
 
前言
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  作為全球三大能源(石油、天然氣、煤炭)之一的天然氣,在儲量上具有比石油更大的優勢,在燃燒效率、環保方面優于煤炭。隨著經濟的快速發展及對環保的要求,天然氣作為清潔能源,國內產量及進口量將進一步增大,而相應的天然氣液化、儲運、氣化設施將有巨大的需求缺口。
  保存液化天然氣(liquefied natural gas,LNG)的重要設施是LNG儲罐,其主要結構類型有單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐等。進入21世紀以來,特別是近幾年,單容罐、雙容罐數量略有增長,但全容罐的數量得到了飛速增長,成為儲罐數量的主要增長點。全容罐由一個主容器和一個次容器組成,此二者共同構成一個完整的儲罐。主容器是儲存液體的自支撐式鋼質單壁罐;次容器是一個具有穹頂的自支撐式鋼質或混凝土儲罐。主容器和次容器之間的環形空間不應大于2.0m。由于用于存儲易燃、易爆的LNG介質,抵御突發性地震等自然災害的能力是該設施的重要設計指標,特別是防止次生災害造成的火災和環境污染,給人類的生存和生態環境造成嚴重的影響,給生產和國民經濟造成嚴重損失。鑒于理論認知水平不同,各國規范存在差異,立式儲罐動效應復雜,且傳統抗震設計方法又是以既定的設防烈度作為設計依據去設計抵抗這些效應的結構形式、截面厚度及相應的構造措施,當發生突發性的超過設訪烈度的地震時,儲罐結構可能會被破壞。因此,尋找一種既安全(在突發性的超過設防烈度的地震中不破壞、不倒塌),又適用(適用于不同烈度,滿足抗震要求,滿足抗風要求),且經濟(不過多增加造價)的新的儲罐抗震結構體系和技術理論,已成為儲罐抗震設計研究的前沿課題。
  隔震是一項新的抗震技術和理論,是科學界多年在土木工程領域抗震研究的新成果。它已在土木工程領域得到了廣泛的應用,并已通過地震的實際檢驗,是一項利于建(構)筑物減少地震響應的工程措施,其研究和應用已得到廣泛認可。由于其嚴密的科學理論、優良的振動控制效果,引起了國內外不同領域科技工作者的廣泛興趣。綜合當前國內外學者對于LNG儲罐的減震研究,仍然存在以下問題需要深入研究:①LNG儲罐中儲藏著大量低溫液體,罐體結構復雜,罐壁與罐底由多層壁組成,其罐體頂部則由穹頂和吊頂組成,因此其地震響應相當復雜;A隔震基本理論應該考慮內外罐體、罐液耦合、減震控制系統及土與結構相互作用等方面的問題以及簡化力學模型的提取。②工程設計實際需要的LNG儲罐隔震設計規范算法及造價低廉而且有效的LNG儲罐隔震裝置問題有待深入研究。③LNG儲罐基礎隔震基本理論、有限元數值仿真分析以及地震振動臺試驗研究的相互驗證的問題還有待深入研究。
  本書基于抗震減震思想,給出大型LNG儲罐抗震與隔震的基本理論、分析設計方法及試驗研究結論。本書共分為六章,第一章LNG儲罐結構體系與抗震安全,介紹LNG儲罐的基本結構形式及抗震、隔震原理和設計準則。第二章LNG儲罐抗震設計理論和方法,建立水平地震作用下LNG剛性地基儲罐、土與儲罐相互作用,以及樁土LNG儲罐相互作用的簡化力學模型和運動控制方程,采用時程分析法計算各類儲罐的地震響應;給出LNG儲罐抗震反應譜設計方法。第三章LNG儲罐隔震設計理論和方法,建立水平地震作用下LNG剛性地基儲罐、土與儲罐相互作用,以及樁土LNG儲罐相互作用的隔震簡化力學模型和運動控制方程,采用時程分析法計算各類儲罐的地震響應并分析場地類別、隔震層參數對隔震效果的影響;基于反應譜理論,給出簡化的隔震LNG儲罐反應譜設計方法,并與時程分析算例進行對比驗證反應譜理論的可行性。第四章16?104m3 LNG全容罐抗震數值仿真分析,采用數值仿真分析法進行剛性地基儲罐、考慮土與儲罐相互作用和考慮樁土相互作用儲罐的地震響應。第五章16×104m3 LNG全容罐隔震數值仿真分析,對于剛性地基儲罐和樁土LNG儲罐,進行參數影響分析,對比剛性地基儲罐和樁土LNG儲罐的數值仿真解與簡化力學模型解。第六章儲罐振動臺試驗,介紹模型試驗研究的理論依據,測試方案和工況,進行了振動臺試驗和試驗分析。
  本書的研究內容得到國家自然科學基金項目(項目編號:51078063;51278089;51478090)、中國石油科技創新基金項目(項目編號:2009D­5006­06­03),以及中國寰球工程公司中國石油集團公司科技專項(項目編號:H201104006)的資助。對此表示衷心感謝!同時對書中所引用的相關文獻的作者表示感謝。
  由于作者水平有限,本書難免有不足之處,還望讀者批評指正。
 
圖書目錄
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第一章  LNG儲罐結構體系與抗震安全    1
1.1  LNG儲罐結構體系    1
1.2  LNG儲罐抗震準則    6
1.3  LNG儲罐設計簡介    7
1.4  地震災害中LNG儲罐易破壞部位    9
1.5  LNG儲罐場地安全性評價    12
1.6  LNG儲罐隔震    14
1.7  隔震的基本原理    16
1.7.1  結構隔震體系的減震機理    16
1.7.2  隔震裝置概要    19
1.7.3  隔震的恢復力模型    21
參考文獻    22
第二章  LNG儲罐抗震設計理論和方法    24
2.1  LNG單容罐抗震設計基本理論    24
2.1.1  無樁土LNG單容罐基本理論    24
2.1.2  樁土LNG單容罐基本理論    25
2.2  LNG全容罐抗震設計基本理論    26
2.2.1  無樁土LNG全容罐抗震設計基本理論    26
2.2.2  土與儲罐相互作用抗震設計基本理論    33
2.2.3  樁土LNG儲罐抗震設計理論    36
2.3  時程分析算例    37
2.3.1  無樁土LNG儲罐地震響應計算    37
2.3.2  土與LNG儲罐地震響應計算    45
2.3.3  樁土LNG儲罐地震響應計算    52
2.4  LNG儲罐抗震設計反應譜理論    55
2.4.1  LNG單容罐抗震設計反應譜理論    56
2.4.2  LNG全容罐抗震設計反應譜理論    57
2.4.3  時程分析法補充計算    62
 
2.4.4  LNG儲罐抗震反應譜設計基本步驟    63
2.5  反應譜分析算例    63
參考文獻    65
第三章  LNG儲罐隔震設計理論和方法    66
3.1  LNG單容罐隔震設計基本理論    66
3.1.1  無樁土LNG單容罐隔震基本理論    66
3.1.2  樁土LNG單容罐隔震基本理論    67
3.2  LNG全容罐隔震設計基本理論    68
3.2.1  無樁土LNG全容罐隔震設計基本理論    68
3.2.2  土與LNG儲罐相互作用隔震設計基本理論    72
3.2.3  樁土LNG儲罐隔震設計理論    75
3.3  時程算例分析    77
3.4  LNG單容罐隔震設計反應譜理論    121
3.5  LNG全容罐隔震設計反應譜理論    123
3.5.1  簡化力學模型的提出    123
3.5.2  基于反應譜法的大型LNG儲罐基礎隔震響應    125
3.5.3  LNG儲罐基礎隔震反應譜設計基本步驟    126
3.6  反應譜算例分析    126
參考文獻    129
第四章  16×104m3 LNG全容罐抗震數值仿真分析    130
4.1  有限元模型的建立    130
4.1.1  模型的幾何參數和材料屬性    130
4.1.2  坐標系、單元的選取和網格選取    132
4.1.3  16×104m3 LNG全容罐有限元模型    140
4.2  剛性地基16?104m3 LNG全容罐抗震數值仿真分析    141
4.2.1  儲罐動力特性分析    141
4.2.2  地震動的選取和輸入    146
4.2.3  有限元結果    146
4.2.4  理論與有限元對比    184
4.3  考慮樁土相互作用的16?104m3全容罐抗震數值仿真分析    189
4.3.1  基巖波作用下樁土LNG儲罐地震響應分析    189
4.3.2  理論與有限元對比    196
 
第五章  16×104m3 LNG全容罐隔震數值仿真分析    197
5.1  隔震模型的建立    197
5.1.1  模型的材料參數    197
5.1.2  LNG儲罐隔震有限元模型    198
5.2  16×104m3無樁土LNG全容罐隔震數值仿真分析    199
5.2.1  場地減震效應分析    199
5.2.2  隔震參數分析    206
5.2.3  理論與有限元對比    217
5.3  16×104m3樁土LNG全容罐隔震數值仿真分析    220
5.3.1  地震動的選取和輸入    221
5.3.2  無樁土和樁土LNG儲罐隔震效果對比分析    222
5.3.3  理論與有限元對比    225
參考文獻    225
第六章  儲罐振動臺試驗    226
6.1  試驗設備    226
6.2  試驗模型及測點布置    227
6.3 結果分析    227
6.3.1  試驗現象    227
6.3.2  結構體系放大效應    227
6.3.3  晃動波高分析    229
6.4  數值仿真分析    232
6.4.1  加速度對比    232
6.4.2  晃動波高對比    235
 
 
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