内罐泄漏条件下LNG混凝土储罐预应力外墙模态分析.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 32卷 第6期 2008年 12月 JOURNAI。OFDAQINGPETROlEUM INSTITUTE Vo1．32 No．6 Dec． 2008 内罐泄漏条件下LNG混凝土储罐 预应力外墙模态分析 张云峰 ，张 彬 ，岳文彤 (1．大庆石油学院 土木建筑_T程学 院，黑龙江 大庆 163318； 2．中国石油天然气运输公司 大连分公司，辽宁 大连 116021) 摘 要：为分析 内罐泄漏条件下 圆柱形 ING混凝土储罐预应力外墙振动特性 ，利用 ANSYS软件建立泄漏条件下储 罐外墙的有限元模型．并对其进行模态分析，将动液压力等效为与罐壁具有相 同加速度 的附加质量，求得储罐外墙 自振 频率；在半液和满液状态下 ，采用等效荷载模拟预应力效应 ．得到外墙 自振频率环 向波变化曲线．结果表明：ING储罐满 液状态时．储液对预应力混凝土外墙 的频率影响最大为2O．90 ．预应力效应对其 自振频率的影响最大为2．14 ；液位小 于最大储液深度 l／2时，其 自振频率可按空罐计算；液位大于最大储液深度 1／2时，应考虑液体振动对储罐外墙振动频率 的影响；不同液位时，对预应力外墙 自振频率影响最大为2．92 ． 关 键 词 ：ING储罐；自振频率 ；附加质量 ；等效荷载 ；混凝土储罐 中图分类号 ：TU378．7 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2008)06—0086—04 0 引言 液态天然气 (ING)混凝土储罐是国际上积极推动液化天然气储备的储存方式 ，能够满足我国战略天 然气储备的要求 ¨，冈此对其实用性研究具有重要意义．若储罐受到一个与 自身固有频率相近的动力荷 载作用时，将发生共振现象 ，给储罐运行带来危害．国内LNG混凝土储罐预应力外墙动力特性 的研究 还未见报道．工程中圆柱形 LNG储罐外墙材料大多为预应力混凝土_】]，为分析内罐泄漏条件下圆柱形 LNG混凝土储罐预应力外墙振动特性 ，考察其在不同液位下的 自振频率 ，采用附加质量法得到泄漏储液 对储罐外墙振动特性的影响，并分析预应力钢筋对其振动特性的影响． 1 假设条件 1．1 工况条件 在内罐泄漏条件下。对 LNG混凝土储罐预应力外墙进行模态分析时，将动液压力等效为与外墙具有 相同加速度 的附加质量 ：；将 LNG储罐预应力}昆凝土外墙底部视为固定端，不考虑地基对罐体动力反 应的影响；不考虑罐顶约束 ，将其视为 自由端．储罐内部储液假设 ： (1)流体是均匀的、无黏性的和不可压缩的； (2)流场是无旋的； (3)表面波晃动与罐壁弹性变形的相互作用是微弱的； (4)忽略表面重力波的影响 ～一． 1．2 边界条件 储罐模型采用柱坐标系，其边界条件 假设为 BC ：在与罐体相接触处，液体的速度与罐体运动的速度相等； 收稿 日期 ：2008—09—24；审稿人 ：张文福 ；编辑：任志平 基金项 目：黑龙江省 自然科学基金重点项 日(ZD200805)；黑龙江省教育厅科学技术研究资助项 目(il511012) 作者简介：张云峰 (1966一)．男 ，博士生．教授 ．主要从事预应力混凝土结构方面的研 究． ·86 · 第 6期 张云峰等：内罐泄漏条件下 LNG混凝土储罐预应力外墙模态分析 BC ：在液体域中心轴处 ，即r=0处 ，动液压值为 0； ． BC。：z一0容器底上液体运动速度之垂直分量值为 0； BC ：z：==H处 ，相应于液体表面在重力场影响下的平衡条件 ，忽略表面重力波的影响． 利用伽辽金法 求解． 2 有 限元分析 2．1 有 限元模型 圆柱形 LNG混凝土储罐预应力外墙基本参数 ：罐体外径 D=56．1m，壁厚 一0．65m。罐壁高度 H一29．3m，储液最大深 度 H一23．67m，罐壁钢筋混凝土材料 的弹性模量 E一3．35× 10“N／m。，泊松比 一0．2，密度 pp一2500kg／m。，液体密度 ID一 1000kg／m。．L