超大型立式儲油罐地震破壞機理及抗震設(shè)計方法研究基本信息

國家開始建設(shè)的多個原油儲備庫是由50個超大型立式儲油罐組成。立式儲油罐的超大型化是一個必然的發(fā)展趨勢,超大型立式儲油罐的直徑已經(jīng)達到80-100米,容積大大超過現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，現(xiàn)行設(shè)計中所依據(jù)的簡化理論模型的分析結(jié)果已經(jīng)不能夠真實地反應(yīng)超大型立式儲油罐的抗震性能。這使得所設(shè)計的超大型立式儲油罐存在安全隱患和材料浪費。本項目首先建立考慮液體晃動、罐體提離、罐體與基礎(chǔ)相互作用和儲液與浮頂耦連運動的超大型立式儲油罐有限元分析模型；通過模態(tài)分析、地震反應(yīng)分析研究超大型立式儲油罐的動力特性及其地震荷載作用下運動規(guī)律，揭示超大型立式儲油罐地震作用下破壞機理；然后設(shè)計制造超大型立式儲油罐模型，進行模擬地震振動臺試驗研究，通過試驗研究證明有限元分析模型的正確性。在此基礎(chǔ)上提出超大型立式儲油罐抗震設(shè)計方法，為超大型立式儲油罐抗震規(guī)范的制定以及提高超大型立式儲油罐的抗震能力提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

本項目在重大研究計劃“重大工程動力災(zāi)變”地下結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，采用理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗等手段，開展集成研究工作，進一步揭示地下結(jié)構(gòu)地震破壞機理，提出地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，取得的主要研究成果包括：1) 基于近場波動有限元方法，實現(xiàn)了人工邊界條件、地震動的波動輸入、材料本構(gòu)模型等，搭建了地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值模擬平臺，并驗證了平臺的有效性和精度；2) 從圍巖土體對淺埋地下結(jié)構(gòu)的兩種地震作用效應(yīng)、組成結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同的受力功能，以及關(guān)鍵構(gòu)件的力學(xué)性能與體系受力分配改變導(dǎo)致的側(cè)墻、中柱變形能力不協(xié)調(diào)等方面，系統(tǒng)闡述了大開地鐵車站的地震破壞機理和失效模式，并提出了抗震關(guān)鍵支撐柱概念；3) 開展了大開車站結(jié)構(gòu)離心機振動臺試驗，將試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對比分析，進一步印證了車站結(jié)構(gòu)上覆土體對其塌毀破壞的關(guān)鍵作用；4) 針對地震系數(shù)法、自由場變形法、柔度系數(shù)法、反應(yīng)位移法、反應(yīng)加速度法和地下結(jié)構(gòu)Pushover分析方法的計算模型、關(guān)鍵參數(shù)、優(yōu)缺點以及存在的問題進行了較為系統(tǒng)的評述，采用這些方法計算了日本阪神地震中損毀的大開地鐵車站地震反應(yīng)，并與嚴格的動力時程分析方法結(jié)果進行了比較，分析了各種方法的計算精度；5) 針對淺埋地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析問題，提出了一種考慮上覆土體豎向慣性力影響的反應(yīng)位移法，簡稱慣性力-位移法，給出了慣性力-位移法分析模型的兩個關(guān)鍵參數(shù)確定方法，包括地基彈簧剛度及上覆土體最大豎向慣性力，工程實例分析結(jié)果表明，本文建議的慣性力-位移法與傳統(tǒng)的反應(yīng)位移法相比，不僅克服了傳統(tǒng)的反應(yīng)位移法不能給出中柱軸力的缺陷外，其它反應(yīng)量的計算精度與之基本相當。發(fā)表或錄用論文4篇；授權(quán)國際發(fā)明專利1項、國家發(fā)明專利一項；獲教育部科技進步一等獎1項(1，2016)；培養(yǎng)青年長江學(xué)者1名，博士生5人、碩士生3人，其中2人已獲碩士學(xué)位。研究成果將為我國地下工程的安全建設(shè)和運營提供科學(xué)支撐。 2100433B