对储油罐的环形板与底板之间应力相互作用的研究英文翻译..docx

对储油罐的环形板与地基之间应力相互作用的研究摘要:圆柱形储罐的环形区域是一个会受到地震力而引起结构损伤的地方。在这个领域基础的设计方法只是检查罐体到地基的轴向压力。然而，环形板和地基的变形是大地震时候的关键部分。这一区域的安全必须由罐体与地基之间的相互作用所决定。本研究用有限元法测试了基础结构和材料对罐的环形板的影响。这次测试的结果显示了在环形区域下放置碎石去抵抗地震力对罐体的危害的重要性。介绍日本因为在1974年的水岛的储罐泄漏事故和1978年宫城县沿海水域的地震导致储罐的破坏用法律强化了圆柱形储罐的地基。这就决定了外壳壁下面的基础结构是碎石结构或者混凝土结构是必要的。这篇文章里，展示了日本设计的平底样式的石油储罐的地基。首先，是用非线性有限元方法分析了在环形区域地基在地震中承受的循环力量。结果显示用新标准设计的基础结构在地震期间是足够安全的。当今日本储罐地基的设计方法2.1 大型储罐地基的稳定性(1)在日本，根据消防部门的规定，已经确定了石油储罐的结构，以下3个方法证实了石油储罐地基的稳定性。2.2 地基的承载力根据消防法规，用下面的方程1和方程2计算特殊储罐地面的承载力。但是，计算公式1的条件是当特殊储罐壳壁下面的地基是用钢筋混凝土或碎石构建的。 (1) (2)是地基的承载力，是浅地基的承载力，C是土壤的内聚力，和分别是关于内聚力、超载力的承载力因素，和是地基上下的单位重量，B是储罐的直径，是地基的深度。公式1和公式2是基于公式3的承载力。这些方程式表明了承载力是内聚力、自重和超载力之和。(3)和分别是是内聚力和超载力的承载力因素，是地基的深度，是地基上部和下部土壤的单位重量。用下面的内摩擦角公式来表示承载力因素。 (4)图5显示了上面的方程和从法规上的数据的关系。Terzagi用圆形地基和连续浅地基的的承载力对比试验结果得出了对于圆形地基的方程。这个等式和消防法规里面的方程1相似。 (5)R表示地基的半径。另一方面，公式2在消防法规和公式3一样地基的宽度为1.5m。1.5m的地基宽度代表了环形板宽度。从这些讨论中，两个对石油储罐的承载力方程表示了公式1是整个储罐的承载力，公式2是环形板的承载力。下面这些情况需要用到这些方程来计算承载力。用沙子构建的储罐地基有内摩擦角，泥土的却没有内摩擦角。2.3计算结果根据消防法律，以下的公式用于计算解决储罐的地基，公式6用于泥土;公式7用于沙子。 (6) (7)S(m)是结算，是压缩指数，是标准固结试验的初始孔隙度，表示积土压力，储罐储存东西后的压差，是指固结后的屈服压力，z(m)是到表层的深度，N是标准透入度试验的结果。土的微观结构图图6由土壤颗粒和空隙构建而成。土壤的空隙体积和土壤颗粒的体积之比为孔隙比e。在土壤中，孔隙比是一个对数比例，并且这个斜率称为压缩指数。同时，现有的压力没有卸载，孔隙比是不会变的。在历史上收到的最大的压力称为土壤的屈服压力。这个关系在图7中得到表示。另一方面，计算土壤的屈服压力是用弹性材料来代替土壤的沉降。以砂土为例，一般的n值与标准透入度的关系为。图8中以粘土为例，的孔隙比用下面的公式计算。 (8)从公式8和图8得到层厚度的应变dz。 (9)当所有层看成整体的时候就跟消防法规中公式9一样了。 (10)即使这是沙子的计算方法，同样也可以推广到土壤中。公式10也可以推广到下个类型。 (11)当弹性系数用代替表示时就跟消防法中的公式7一样了 (12)2.4 滑移稳定性通常来说，圆弧滑动是用来假定为计算滑移稳定性的。一个安全比率的计算式(总阻力/总动力)。图10表示了图9底部一部分阻力和动力的关系这个动力成为sin的一个元素，就是底部那一部分(滑动的一侧)的重量，公式如下。阻力可以分成由内聚力行成的和内摩擦角形成的。内聚力的计算是乘以滑动长度L和内聚力C。内摩擦角的力的计算是乘以滑线的法向力和摩擦系数。 (13)内聚力元素1.3是除去一侧表面的阻力得到的。从这些关系中，计算滑移的公式就有了。 (14)F是安全系数。是土壤的内聚力。是内摩擦角。是薄片有效面积的重量，是整个薄片的重量。是滑线的角度。是滑线的长度。环形区域地基的分析为了研究环形区域的承载力，用循环的地震力实验去分析数据。3.1 分析模型容量为110000，半径为41m的储罐被作为分析对象。这个储罐用作储存原油。试验用的分析有限元模型是一个二维平面模型。边界条件是模型的两边都水平固定，底部是垂直固定。3.2 土壤的模型(1)土壤元素模型在循环载荷作用下的土壤模型，是用多弹簧模型(2)模拟了双曲线模型。考虑到主应力的旋转，多弹簧模型用双曲剪切弹簧模型代替，详见图12.。这个分析里在8个方向上装了弹簧。(2)加入材料数据使用的材料如下所示，环形板的厚度设置为21毫