【摘要】：當(dāng)今石油資源緊缺,油價(jià)波動(dòng)頻繁,致使各國(guó)十分重視石油資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。大型儲(chǔ)罐是目前石油大量存儲(chǔ)的理想設(shè)備,其中立式圓筒形儲(chǔ)罐是大型儲(chǔ)罐當(dāng)代最常見的結(jié)構(gòu)形式,并已有近百年的使用歷史。而由于立式圓筒形儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與載荷的多樣性,目前基于規(guī)范的該種儲(chǔ)罐的力學(xué)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍有很多不足或不合理之處。本論文從強(qiáng)度、穩(wěn)定性與抗震性能等角度對(duì)大型儲(chǔ)罐的罐體與浮頂?shù)牧W(xué)性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究,主要研究?jī)?nèi)容和得到的結(jié)論如下：(1)關(guān)于大型儲(chǔ)罐罐壁的設(shè)計(jì) 定點(diǎn)法和變點(diǎn)法是大型儲(chǔ)罐罐壁設(shè)計(jì)的兩種經(jīng)典方法,此外,基于有限元分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛。本論文采用上述三種方法對(duì)容積為1×105m3與2×105m3的兩臺(tái)大型儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明,定點(diǎn)法與變點(diǎn)法并不能很好考慮罐底及下層罐壁對(duì)上層罐壁的影響,而基于有限元分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種合理有效的設(shè)計(jì)方法。此外,本論文詳細(xì)分析了容積為2×105m3的大型儲(chǔ)罐罐體的基本變形形式與應(yīng)力分布特點(diǎn)。大角焊縫區(qū)域存在結(jié)構(gòu)突變,應(yīng)力水平較高,最高應(yīng)力出現(xiàn)在內(nèi)側(cè)大角焊縫下沿,即焊縫與底板聯(lián)接位置。各層罐壁中第二層罐壁應(yīng)力水平最高。(2)關(guān)于大型儲(chǔ)罐罐體的穩(wěn)定性 抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈用于保證罐體在風(fēng)載荷作用下的剛度與穩(wěn)定性。本論文介紹了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB50341與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)API650中抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法與計(jì)算公式的推導(dǎo)過程。兩標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)載荷的環(huán)向分布與各部件間的相互加強(qiáng)兩方面仍不完善。本論文建立了抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)的三維流固耦合模型,在充分考慮各部件間相互作用的基礎(chǔ)上,模擬并得到了合理的風(fēng)載荷分布。通過該模型,本論文提出了基于最小鋼材消耗量的抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)方法,并給出了抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈最小截面模量與最大未加強(qiáng)罐壁高度的計(jì)算公式。在本文所考慮的儲(chǔ)罐尺寸與載荷范圍內(nèi),對(duì)于同一儲(chǔ)罐,按該方法設(shè)計(jì)的抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈鋼材消耗量通常不超過按API650設(shè)計(jì)的抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈鋼材消耗量的35%。(3)關(guān)于大型儲(chǔ)罐雙盤浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)本論文介紹了大型儲(chǔ)罐雙盤浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)、常見的載荷與破壞形式。針對(duì)多種載荷共同作用可能出現(xiàn)載荷重新分布的現(xiàn)象,本論文以“雪載荷+泄露載荷”與“雨載荷+泄露載荷”兩種工況為例,提出了各種工況中載荷的計(jì)算方法。對(duì)于浮頂?shù)膹?qiáng)度與穩(wěn)定性分析,子模型法與等效結(jié)構(gòu)替代法是兩種常見方法,但這兩種方法均需建立浮頂?shù)恼w模型,簡(jiǎn)化效果有限。本論文根據(jù)雙盤浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)與載荷特點(diǎn)提出了最小區(qū)域分析法,并通過該方法得到了浮頂?shù)臉O限載荷與臨界載荷。該方法無需建立浮頂?shù)恼w模型,操作方便,能有效降低有限元模型的規(guī)模,提高計(jì)算效率,并能得到相對(duì)保守的結(jié)果。(4)關(guān)于大型儲(chǔ)罐罐體的抗震 由于大型儲(chǔ)罐難以直接進(jìn)行地震試驗(yàn),本論文根據(jù)大型儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立了其縮減結(jié)構(gòu),并對(duì)縮減結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震試驗(yàn)和有限元分析。試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果的比較證明了有限元模擬的有效性。通過有限元時(shí)程分析,本論文得到了三維地震載荷作用下大型儲(chǔ)罐的響應(yīng)特點(diǎn)。地震載荷產(chǎn)生的介質(zhì)水平慣性力與介質(zhì)波動(dòng)的沖擊力均能導(dǎo)致罐壁產(chǎn)生徑向變形,對(duì)于本文研究的儲(chǔ)罐尺寸與地震載荷而言,前者的作用遠(yuǎn)大于后者。此外,浮頂能夠在很大程度上降低盛裝介質(zhì)的波動(dòng),但對(duì)罐壁徑向位移的影響十分微弱。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE972

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈利英;沈士明;;大型儲(chǔ)罐的模態(tài)分析[J];煉油技術(shù)與工程;2008年05期

2 王萍;;大型儲(chǔ)罐頂部與底部的設(shè)計(jì)[J];石油工程建設(shè);2011年02期

3 武巍;李仲鳴;;大型儲(chǔ)罐施工方法與工藝——以土建及安裝施工為例[J];化學(xué)工程與裝備;2013年02期

4 賀丹冰;;大型儲(chǔ)罐糾偏成功[J];石油工程建設(shè);1992年05期

5 趙雷江 ,蘇進(jìn)玲 ,馬毓華;大型儲(chǔ)罐壁厚計(jì)算的探討分析[J];甘肅科技;2002年07期

6 唐悅影;關(guān)于大型儲(chǔ)罐加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)計(jì)算的探討[J];油氣田地面工程;2004年06期

7 趙屹峰;江漢油田大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)[J];江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

8 陳淑浩;;大型儲(chǔ)罐維修改造施工技術(shù)[J];油氣田地面工程;2006年01期

9 于清;王一軍;許躍新;楊烈武;;大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展[J];新疆石油天然氣;2006年04期

10 沈利英;沈士明;;充液大型儲(chǔ)罐自振特性分析[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2008年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 劉光春;;大型儲(chǔ)罐壁板熱處理施工新工藝研究[A];2013年中國(guó)海洋工程技術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 蘇文獻(xiàn);韓超;;大型儲(chǔ)罐屈曲失效及修復(fù)的有限元模擬[A];壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)研究——第七屆全國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第七屆中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)設(shè)計(jì)委員會(huì)委員會(huì)議論文集[C];2010年

3 賀強(qiáng);王華;張凱;曹錚;蒲晉;劇錦三;;大型儲(chǔ)罐液面晃動(dòng)頻率分析[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

4 曾治雄;陳蘭桂;勞海峰;;大型儲(chǔ)罐焊接技術(shù)的探討[A];石油工程焊接技術(shù)交流及焊接設(shè)備焊接材料應(yīng)用研討會(huì)論文�？痆C];2004年

5 郎需慶;劉全楨;宮宏;陶彬;;撲救大型儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)的探討[A];2011中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 魏成國(guó);朱俊巖;李兵兵;顧宗昂;;Kriging插值法及其在大型儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)分析中的應(yīng)用[A];城市地下空間綜合開發(fā)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 特約記者 王公民;遼河工程公司設(shè)計(jì)大型儲(chǔ)罐收入頗豐[N];中國(guó)石油報(bào);2009年

2 記者 羅忠河;大型儲(chǔ)罐建設(shè)用鋼板國(guó)產(chǎn)化取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[N];中國(guó)冶金報(bào);2005年

3 楊明邋通訊員 佘軍;遼河油建大型儲(chǔ)罐施工得心應(yīng)手[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

4 通訊員 王文玲　劉詩(shī)杰;管道三公司大型儲(chǔ)罐實(shí)現(xiàn)倒裝施工[N];中國(guó)石油報(bào);2009年

5 特約記者 茍永平;我國(guó)首個(gè)大型儲(chǔ)罐類企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問世[N];中國(guó)石油報(bào);2009年

6 樊星;集團(tuán)公司治理大型儲(chǔ)罐安全隱患[N];中國(guó)石化報(bào);2007年

7 通訊員 劉積舜　記者 王建高;我國(guó)首個(gè)大型儲(chǔ)罐類企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問世[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

8 徐虞利;寶鋼中標(biāo)中石化超大型儲(chǔ)罐項(xiàng)目[N];上海證券報(bào);2007年

9 中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院 李秋冶;關(guān)于大型儲(chǔ)罐碎石環(huán)墻基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用方向[N];中華建筑報(bào);2013年

10 特約記者 張少彬邋王艷敏;吉林化建科技創(chuàng)新見成效[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 程旭東;大型儲(chǔ)罐的抗震可靠性分析及其震害預(yù)測(cè)[D];中國(guó)石油大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫文紅;大型非錨固油罐的抗震研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

2 趙慧磊;大型儲(chǔ)罐外壓穩(wěn)定性分析[D];北京化工大學(xué);2009年

3 趙世斌;大型儲(chǔ)罐強(qiáng)夯地基與樁基沉降變形分析研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

4 游鋒;大型儲(chǔ)罐重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)與可靠性分析[D];武漢工程大學(xué);2013年

5 楊宇峰;大型儲(chǔ)罐液壓倒裝施工項(xiàng)目管理[D];上海交通大學(xué);2010年

6 高歡;大型儲(chǔ)罐網(wǎng)殼頂?shù)男滦椭ёY(jié)構(gòu)研發(fā)[D];浙江大學(xué);2014年

7 諶飛翔;應(yīng)用光纖傳感技術(shù)監(jiān)測(cè)大型儲(chǔ)罐研究[D];東北石油大學(xué);2012年

8 張作為;大型儲(chǔ)罐焊接機(jī)的研制[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

9 呂英華;大型石油儲(chǔ)罐應(yīng)力與基礎(chǔ)沉降分析[D];大慶石油學(xué)院;2008年

10 初巍;水載預(yù)壓下大型儲(chǔ)罐地基變形與穩(wěn)定性分析[D];大連理工大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2453230