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随着石油化工业的迅猛发展及当今能源问题的供需分配,世界各国己建造了数量可观的大型储油罐建筑。为了保证储油罐此类生命线工程的安全,降低由于储油罐破裂和损坏引起的直接灾害与次生灾害,研究储油罐在静力与动力下的受力性能及响应意义重大。 本文结合某港口10万m~3大型储油罐为工程背景,采用ANSYS大型通用有限元程序的静力、模态、瞬态三大分析模块,对某港口储油罐开展了以下主要计算工作: (1)考虑储油罐罐底与基础承台的接触摩擦条件,计算并对比分析了某港口储油罐与按规范增设一道加强圈的储油罐在承受风荷载、内油压、自重的条件下位移及应力分布。计算结果表明考虑罐底与承台的接触条件,可以真实的反映储液罐的受力变形状态,并指出抗风圈与加强圈对储油罐罐体局部的应力分布有较大的影响,但对整体的应力分布影响不明显。 (2)简要介绍了储液罐的经典理论,包括Housner刚性罐壁理论与Veletsos柔性罐壁理论。并参考美国石油学会API650规范,考虑储液对罐壁的脉冲压力与对流压力,对某港口储油罐进行了抗震倾覆验算。 (3)储油罐的模态分析是其它动力学分析的基础。本文采用子空间迭代法,对三种储油罐罐体结构进行了动力模态有限元分析,计算得到三种罐体结构在前20阶模态下的频率和振型图。计算结果表明,抗风圈与加强圈的存在形式对罐体的自振频率与振型有很大影响。设置抗风圈与加强圈可以有效的控制罐体振动引起的位移响应,对空罐强风条件下罐体的稳定性起至关重要的作用,从而降低罐壁由于振动产生破坏的可能。 (4)采用ANSYS瞬态动力分析模块,考虑了三种有代表性的地震波及一种人工地震波,分别计算了空罐时某港口储油罐在承受上述地震加速度波时的位移响应。计算结果表明罐体在地震作用下出现了翘离现象,不同类型场地的地震波对储油罐的位移响应有较大影响。