基于基础沉降监测的在役大型油罐寿命预测技术.pdf
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1、设计计算 基于基础沉降监测的在役大型油罐寿命预测技术 程香!, 陈志平!, 刘义君“ (!# 浙江大学 化工机械研究所, 浙江 杭州$!%“$+) ,*+“)*5:400 ?;:82/4 ,A84B2;/C D/2E4021,F;/CG853 $!%“; “# 78;/C08; H23;/ I4J ?;142;5E4 0;641 M4659;/:4 56 C4 52;C4 1;/N0 2/ , 04E2:4,21 20 03MM504K 18;1 6;12C34 6;240 9;2/40359 184 01400 :5/:4/1;125/ 56 084 184 0293;:125/ P41J4
2、4/ P51159 M5K3:4K# +400 /3942:;400 56 08459 184 14012/C E;402K3;C4 52;C4 1;/N :;/ ;5E2K4 ; 4644/:4 65 0;641 ;0040094/1 56 C4 52;C4 1;/N0# I$J K*C4 1;/N;0844K2:125/ 大型立式圆筒形浮顶储罐是国家战略石油储 备库的关键装备, 国内单罐的主流容积为 !%*9$, 最 大容积已达 !#* R !%*9$。随着油罐容积的不断大 型化, 其安全问题显得更加突出。诱发油罐安全事 故的因素非常多, 如基础不均匀沉降、 腐蚀、 地震以 及疲劳脆断等,
3、 因此必须加强油罐在役使用过程的 安全检 (监) 测与预防。 目前, 大型油罐的安全检测主要侧重于腐蚀问 题, 一般通过对储罐底板、 壁板腐蚀状况的在线检 测, 从而判断是否会发生强度失效或局部泄漏。也 有文献根据结构可靠性理论推导出底圈壁板强度失 效的计算模型, 为油罐的安全预测提供了一种量化 基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目 (?*%$!$S) -“ 的评价方法 !, 但它们都是从强度方面考虑的, 忽略 了疲劳失效对储罐安全的影响。 !应力集中对油罐疲劳的影响 大型油罐的下节点 (即罐底边缘板、 底圈壁板 以及第 ! 道环焊缝三部分) 是承受油品静液压力时 受力状况最复杂的区域。应力
4、分析表明: 油罐大角 焊缝往往是应力集中最明显的区域之一 “。多起安 全事故的原因分析也表明, 大角焊缝区域是油罐最 危险的区域, 如 !#$% 年 !“ 月日本大岛炼厂 基于基础沉降监测的在役大型油罐寿命预测技术:?! “,& 点试水前后的平均沉降量为 !“#$ !, 底板中央 “# 个测点试水前后的平均沉降量为 $%& !, 则混凝 土环梁与弹性砂地基之间试水前后的平均相对沉降 量!% ( )$ !。由于正常使用工况, 储存介质为原 油, 其密度比水小, 按线性关系换算出储油时的基础 沉降量差!%&( “%&* !。根据基础设计可知: 钢筋 混凝土环梁的深度为 )$# !, 即弹性四面体单
5、元 厚度 ( )$# !; 由式 (“) 可计算得出对应的弹性 四面体单元的弹性模量 ( ( )# +,-。并按图 ) 建立 相应的有限元计算模型, 选用 ./010 作为分析平 台, 计算得出大角焊缝处的最大应力强度为 )*( 23$ +,-, 则对应的交变 应 力 强 度 幅 为 )+,( #&)*( )34&“) +,-, 查 56 4*$) 中图 - 7 “ 疲劳设 计曲线可得, 与最大交变应力幅对应的循环次数为 %# 次, 远大于原设计寿命 $# 次。 表 4 混凝土环梁上各测点沉降量(! ! ! ! ) ! ! 点号上水前 最高水位点号上水前最高水位 ! ! #&27 “4&4
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