近场地震下特大型LNG储罐隔震三维隔震研究

There is longer period, short duration and velocity pulse with high energy for the near-field earthquake, at the same time, with the characteristic of the effect of directions and the vertical acceleration, the serious damage had been caused in USA, Japan, Chi-chi in Taiwan recently, which disproportionated with the peak value of the acceleration of earthquake. In order to solve the contradiction of natural gas shortage in China, the super-large type of LNG storage is established, which cost about several billions RMB, once they damage in the earthquakes, the tremendous loss will be caused. When the isolation LNG storage suffers the near-field earthquake, the sloshing displacement of liquid in storage maybe increase, how to isolate the vertical earthquake will be another problem to it. In this project, theory research, FEM and test will be used, the dynamic response of LNG storage suffering the near-field earthquake will be researched, the three-dimensional isolation about it will be studied, the effect of near-field earthquake on sloshing height of liquid will be also studied, the three-dimensional isolator will be developed. The super-large type of LNG is thought as one very important strategy project in our country, this is a perspective project, which will provide a path to solve the key problem of the super-large type of LNG storage isolation.

近场地震动以长周期短持时高能量的速度脉冲为其主要特征,兼有方向性效应和较大的竖向加速度分量等特点，在近年来美国、日本及台湾的几次地震中，都产生了与其加速度峰值不成比例的严重破坏。特大型LNG储罐是为解决国内天然气不足的矛盾而建，通常一个单体LNG储罐的投资在数十亿人民币，一旦在地震中遭到破坏，将造成巨大的损失。在近场地震作用下，隔震储罐内液体长周期晃动将有可能加剧，如何竖向隔震也将是一个面临的问题。本项目将采用理论研究、数字模拟和试验相结合的方式研究特大型LNG储罐在近场地震作用下动力反应规律，对特大型储罐开展三维隔震的研究，研究近场地震对罐内液体晃动波高的影响规律，开发适用特大型LNG储罐的三维隔震装置。特大型LNG储罐作为我国的战略意义的生命工程，开展本课题的研究具有重要的前瞻意义，为解决特大型LNG储罐隔震关键问题提供积极有效的途径。

本项目以研究减轻大型LNG储罐在近场地震下震害为目标，采用理论分析、模型试验、数值模拟相结合的方法，研究了近场地震下大型LNG储罐隔震及三维隔震机理，主要工作如下：.1）LNG罐隔震结构近场及远场反应谱对比分析：基于反应谱理论，考虑支座等效线性参数及非线性特性特性，得到了近场、远场地震下弹性及弹塑性反应谱。.2）LNG罐隔震结构水平二维理论分析研究：采用ANSYS和ADINA软件，分别对带铅芯隔震橡胶支座和高阻尼隔震橡胶支座的大型LNG储罐进行了近场及远场地震下的非线性时程反应分析；研究表明，远场的隔震效果略优于近场。.3）LNG罐隔震结构水平二维振动台试验研究：采用缩尺模型研究了不同隔震支座系统的储罐在近、远场地震时动力反应的区别，试验采用单向和三向输入。试验研究表明，无论是单向还是三向地震波输入，设置隔震支座后上部储罐水平位移大大减小。.4）三维隔震装置的开发及静力试验研究：设计了两种类型的三维隔震支座，并对其进行数字模拟、静力试验及反复加载试验研究，研究了水平及竖向相互之间的关联关系。研究表明，水平与竖向彼此影响有限。.5）近场地震下特大型LNG储罐三维隔震理论分析研究：利用通用有限元软件重点分析特大型LNG储罐近场长周期速度型脉冲对隔震储罐的动力响应影响。研究表明，当竖向隔震周期不变时，三维隔震储罐随着竖向隔震阻尼比的增大，储罐罐壁的有效动应力没有恒定的变化趋势；对于晃动波高，随着竖向阻尼比的增大，呈逐渐降低的趋势。并提出了本新型三维隔震体系的简化力学模型。.6）特大型LNG储罐模型三维隔震振动台试验研究：采用缩尺模型，两种三维隔震试验装置，研究了储罐采用三维隔震装置在不同地震激励下的隔震效果。试验表明：无论在近场速度型脉冲地震还是普通地震激励，三维隔震后均能有效降低结构的加速度反应及应力反应。.7）大型LNG储罐三维隔震体系抗震设计方法研究：基于Haroun-Housner理论，给出了适用于大型LNG三维隔震储罐的设计反应谱。