锥底油罐的特点与基础型式的选用

一、锥底油罐的特点 锥底油罐除与平底油罐有许多共同点外,还有以下特点。 (1)平底油罐罐壁与罐底边缘板的大角焊缝大致为正交(约89.5°)焊接,而锥底油罐的大角焊缝约为93°斜交焊接,此处在动、静液压力作用下,受力变得更加复杂。 (2)由于采用漏斗型锥底,焊接过程中不可避免地产生焊接应力变形,在油罐底板与沥青砂垫层之     

大型储罐底圈罐壁轴向应力的计算

为了便于钢制焊接储罐设计人员合理地选取设计规范进行储罐罐壁抗震计算,简要介绍了储罐设计规范GB 50341-2003、API 650-2013中底圈罐壁最大轴向应力和底圈罐壁许用临界应力的计算方法。分别对15×104 m3、10×104 m3双盘式浮顶油罐进行了底圈罐壁最大轴向应力、底圈罐壁许用临界应力的计算,结果表明:在计算底圈罐壁最大轴向应力时,GB 50341-2003与API 650-2013的计算结果相同;GB 50341-2003与API 650-2013在计算底圈罐壁许用临界应力方面都是安全的,但GB 50341-2003在确定罐壁许用临界应力方面相对保守。GB 50341-2003与API 650-2013中罐壁许用临界应力的计算公式可用一个公式来代替,当底圈罐壁最大轴向应力不大于底圈罐壁许用临界应力时,储罐底圈罐壁在地震作用下是安全的。     

大型储罐罐底及边缘板应力分析方法的对比

储罐的大型化为石油储备建设节约了投资,但对储罐设计提出了更高要求,其中储罐罐底大脚缝处的应力最大,是整个储罐的薄弱环节.研究大型储罐罐底及边缘板应力分布规律,对确保储罐的设计安全有重要意义.对比分析了3种大型储罐罐底及边缘板应力的理论计算方法,认为弹性-刚性地基梁耦合法的计算结果更合理.将理论计算结果和ANSYS有限元数值模拟结果与实际测量结果进行比较,结果表明:两种方法的计算结果均合理可靠,而有限元数值模拟结果可为设计人员全面了解储罐的结构安全性提供参考.     

油罐底板检修及其焊接变形的防治措施

结合油罐现场施工经验,对罐底检测、罐底评定、罐底检修方案制定中应注意的问题进行了分析,指出罐壁间双面角焊缝和罐底周边大角焊缝各自产生的周向收缩力及弓形边缘板与中幅板的排板方式是导致罐底板变形的主要原因.提出采用合理控制装配、焊接顺序以及多段逆向大幅度跳焊法等工艺,可有效控制油罐底板焊接时产生的波浪变形.     

大型原油储罐的静力数值分析

建立了大型储罐的有限元模型,其静力问题采用空间有限元分析,地基用弹簧单元模拟,罐壁用壳单元模拟,液体用三维流体单元模拟.分析了储罐液位高度和地基模量对储罐应力的影响.分析结果表明,储罐液位越高,其根部和底板边缘区域内的环向应力、径向应力及轴向应力越大;地基模量对储罐外壁轴向应力和环向应力的影响主要集中在第一圈板的下部.对于15×104m3原油储罐,正锥和倒锥底板储罐的应力和变形相似.     

立式钢制锥底油罐底板排板方式分析与改进

合理的排板方式是保障航空油料储罐锥形底板结构安全性和建设经济性的关键。针对现有排板方式存在的问题，分析常见矩形和扇形排板几何特征，融合两种排板方式的优势提出了一种改进的矩形锥底排板方式。选取4种不同容量油罐，采用改进矩形排板方式进行设计，并与已有排板方式进行对比分析，进而利用层次分析法对3种排板方式进行综合评价，验证了改进矩形排板方式的优势。结果表明：改进矩形排板方式融合了传统矩形排板和扇形排板的优势，用于锥底油罐排板设计的结构安全性较好，且制作成本低；相比于其他两种方式，改进矩形排板方式在结构安全性和制作成本方面的综合权重指标高7%以上，为最佳锥底排板方式。研究成果可为立式钢制锥底油罐底板排板设计优化提供指导，保障航空油料安全、经济储存。（图9，表3，参22）     

钢制焊接油罐设计规范中罐壁厚度的计算

介绍了储罐标准规范GB 50341、JIS B 8501、BSEN14015及API 650的罐壁厚度计算公式;比较分析了4个标准规范在罐壁厚度计算公式、罐壁钢板许用应力、罐壁焊接接头系数方面的差异.通过比较分析发现,除了许用应力、焊接接头系数不同外,罐壁计算厚度的设计液位高度也不一样,对设计液位高度的不同理解是引起罐壁厚度差异的主要原因.分析结果表明：采用GB 50341与采用其他储罐标准规范中罐壁厚度计算公式确定的罐壁厚度是一致的.为使罐壁计算厚度与国际标准规范相同,给出了许用应力的确定原则,同时重新定义了设计液位高度.通过实例证明,许用应力的确定原则是合理可靠的.     

20×104 m3特大型浮顶原油储罐应力分析与安全评定

油罐的大型化发展导致罐壁和罐底的应力分布和变形情况复杂化,因而对油罐的设计水平提出了更高的要求.采用有限元法对20×104 m3特大型浮顶油罐进行应力分析,并采用分析设计方法对其展开强度评定.结果表明:在工况条件下,油罐第3～7圈罐壁板、大角焊缝结构突变处、边缘板翘曲开始和结束处等效应力较大,是罐体的危险点.根据强度评定结果对罐壁板及罐底边缘板提出了减小其应力幅值、提高安全系数的优化建议,为20×104 m3特大型浮顶油罐的结构设计和材料选用提供了可靠的设计依据.     

大型油罐应力分析与屈曲稳定性研究

初步分析了罐壁应力分布的基本特点,提出了一种组合圆柱壳理论的应力计算解析方法。比较了已有罐底板应力计算中罐-土耦合有限元分析的建模方法,建立了以基础沉降量为边界条件的新模型。采用数值模拟优化分析方法,研究了不同结构参数对油罐安全性的影响。利用非线性有限元方法,进行了准静态弹塑性屈曲分析。研究结果表明,新的计算方法和计算模型可大大提高罐体应力计算结果的准确度,部分研究成果可为制订我国大型立式圆筒形钢制焊接油罐标准提供技术数据。     

普通锚固油罐的应力分析

普通油罐的安装除常见的焊接方法外，在某些部位，如缘板的最外侧也采用螺栓固，此种做法是对油罐的抗震和拱顶装油的需要进行了考虑。但对于普通锚固油罐罐底与罐壁的连拉御的应力目前还没有计算方法，为此对这种情况进行了分析，推导了理论计算公式，目的是计算罐基础的最外侧为环梁而内侧弹性基础的同罐应力。由于其它设计和计算在《低压锚固油罐的应力分析》一文中已作过描述，因而只给出油罐下节点的计算方法。     

风载荷对油罐倾倒力矩的计算方法

在GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》的"油罐抗风稳定性计算及锚固设计"中,仅给出了油罐不发生倾倒的力矩要求,具体各个力矩的计算方法并没有明确给出,这对油罐抗风稳定性计算造成了很大的困难。为此,提出了抗风稳定性计算中所需力矩的具体计算公式,特别是推导出了水平和垂直风压对罐壁罐底接合点倾倒力矩的计算方法,为油罐设计提供了重要参考。     

材料特性对大型油罐象足屈曲临界应力的影响

象足屈曲是大型油罐在地震载荷作用下的典型破坏方式。在国内外规范中,油罐抗震设计公式均基于薄壳的弹性稳定理论,而象足屈曲属于弹塑性屈曲,因此,有必要研究储罐材料特性对象足屈曲临界应力的影响。基于Ramberg-Osgood材料模型,提出大型油罐象足屈曲的临界应力计算公式,分析材料参数的屈强比、屈服强度以及罐壁环向应力对罐壁屈曲临界应力的影响。研究结果表明:大型油罐发生象足屈曲时,材料幂硬化指数与罐壁屈曲临界应力的关系受罐壁环向应力的影响,环向应力的增大能够有效降低储罐的屈曲临界应力,且屈曲临界应力随着屈强比的增大而降低。当环向应力与屈服强度之比一定时,材料屈服强度的增大能够适当提高罐壁屈曲临界压应力,但效果并不显著。     

15×104m3双盘浮顶油罐壁板热处理方案

为防止15×104m3双盘浮顶油罐罐底壁板变形和焊接构件发生脆性破裂,制定了罐底圈壁板消除应力的热处理方案.介绍了底圈壁板消除应力热处理工艺,提出了弧形板的退火、测温点布置和热处理温度控制等项技术措施.热处理结果表明,该方案能有效防止残余应力的回弹,避免壁板变形.     

饱和黄土地基修建15×10~4 m~3超大型油罐现场充水试验

为检验工程设计的合理性和保证运行的安全性,针对饱和黄土地区首次修建的15×104 m3超大型非锚固油罐进行现场充水试验,通过在油罐罐壁和环墙基础钢筋表面粘贴应变计在油罐地基埋设沉降计,测试充水过程中的罐壁应力、环墙应力和基础沉降,分析罐壁应力、环墙应力,在基础沉降变形的发展规律。研究表明:充水到最高水位22.2 m时,距离罐底以上3.34 m处罐壁环向应力达到284.9 MPa,罐壁的环向应力随充水水位的增加基本呈线性关系。环墙内侧上部受到油罐传递的压应力,内壁整体受到环墙内垫层传递的压应力,环墙内侧1.0 m处环墙应力最大值为1 091 k Pa。油罐基础的沉降变形大部分为塑性变形,在充水试验结束后能较快趋于稳定,整个底板的沉降呈现碟形分布。研究结果可为超大型储罐在黄土地基的设计和建造中提供技术依据和设计参数验证。     

货币政策与财政政策的区域效应研究——基于中国31个省级面板数据的PVAR模型分析

以三板系统模拟连续配筋水泥混凝土路面,计算获得了连续配筋路面的临界荷位.引入接缝混凝土板的传力杆设计理念,确定了连续配筋路面横向裂缝处钢筋的传荷刚度计算公式.同时,以有限元方法建立了CRCP横向裂缝处混凝土的传荷刚度计算公式.裂缝处传荷刚度的确定,为模拟CRCP荷载应力计算提供了关键参数.有限元数值计算表明：三板系统中,当边板长度大于4 m时,边界条件将不对应力计算产生影响.对于双车道路面,计算所得的板宽向最大应力位于左车道外侧车轮板底的轮迹中心处,此时的路面荷位为标准轴载位于路面右边边缘且靠近裂缝边缘,推荐此荷位作为路面承载力检验的核算位置.     

大型油罐下节点三种计算方法的比较

对于大型油罐的下节点计算,目前有三种方法,即API(J.B.Denham)的刚性地基梁方法、中国科学院力学所方法和吴天云的弹性地基梁与刚性地基梁耦合法。对这三种计算方法进行了分析,认为第3种方法适用于边缘板有足够宽度或边缘板与中幅板对接焊接情况。用本计算方法和秦皇岛10×1O~4m~3浮顶油罐的实测结果进行了比较,其理论计算结果与实测结果吻合很好,而前两种计算方法的误差都较明显。得出的结论是:①适当增大罐底边缘板伸出罐壁外表面的宽度,以减小罐底边缘板所承受的弯曲应力;②边缘板和中幅板应对接焊接,以减小边缘板的最大应力;③在下节点的计算方法中,应对罐壁变形给予考虑。     

弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型研究

【目的】探讨弧形坡脚梯形渠道衬砌结构冻胀破坏的力学模型,以科学指导衬砌体的设计与建设。【方法】通过对弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的分析,指出了弧形坡脚梯形渠道砼衬砌整体结构的计算简图,是在法向冻胀力、切向冻结力和重力共同作用下的近似薄壳拱形结构,基于此建立了该砼衬砌整体结构冻胀破坏的力学模型。【结果】求出了冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式,并结合砼板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法。【结论】弧形坡脚梯形渠道砼衬砌结构较梯形渠道法向冻胀力数值小、分布均匀、恢复力大,整体适应变形及抗冻胀能力强,从而优于梯形断面,为弧形坡脚梯形渠道防冻胀设计提供了科学依据。     

设计压力对储罐结构设计的影响

GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》对储罐的设计压力范围进行扩展,并提出相关的技术要求。对压力引起的储罐强度破坏进行理论分析,从正压和负压两方面分别阐述设计压力的取值对罐顶与罐壁连接处有效截面积、罐壁板计算厚度、罐壁加强圈及罐顶结构类型的影响。结果表明:该规范中罐顶与罐壁弱连接有效截面积计算公式仅适合Q235钢板材质;在微内压工况下,抗压环截面积取值要求与弱顶结构的取值要求相冲突,两者无法同时满足;在负压工况下,加强圈的数量根据许用临界压力和最大允许不加强罐壁当量高度确定,研究结果可为储罐结构设计提供借鉴和参考。     

大型非锚固变壁厚外浮顶原油储罐的应力测试北大核心

大型原油储罐多为非锚固变壁厚结构,在液压作用下,地基沉降会引起底板边缘板翘曲及壁厚变化处的应力波动等复杂现象。为了研究大型储罐受载后各圈壁板、底板的应力大小及其分布规律,采用电阻应变测量技术对水压试验中10×10~4 m^3的外浮顶原油储罐(直径80 m、罐高21.8 m)进行现场应力测试,得到储罐底板及壁板的应力数据,分析储罐关键部位的应力水平、分布特征及其原因。结果表明:在最高液位下,储罐底板主要表现为径向弯曲应力;储罐壁板根部主要为轴向弯曲应力,随测点高度升高,罐壁在水压作用下发生膨胀变形,主要表现为环向薄膜应力。该研究结果为储罐运行的安全评定提供了参考依据。     

大直径拱顶储罐网壳强度计算与结构改进

目前国内大型拱顶储罐的最大直径已达60m,其罐顶网壳强度校核多采用有限元计算软件。为计算简便,通常将网壳边界条件进行简化处理,忽略罐壁顶部变形对网壳结构的影响。对比介绍了各类单层球面网壳,总结了单层球面网壳基本设计原理,并以某设计院设计的拱顶罐为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立拱顶网壳和罐壁一体的储罐模型。分别对拱顶储罐在静载、静载＋风载、静载＋均匀动载、静载＋均匀动载＋风载共4种载荷工况下罐顶网壳结构强度进行计算分析,并依据计算结果,提出将环板和肋板建于罐壁顶部的改进方案。对改进后的设计模型进行静载＋均匀动载和静载＋均匀动载＋风载这两种工况下的仿真计算,结果表明：改进后的拱顶储罐结构受力更合理,承载能力更强。（图17,表4,参]6）