Pokroky v životním cyklu environmentální udržitelnosti systémů civilní infrastruktury
Výzkumný článek | Otevřený přístup
Ročník 2020 | ID článku 1097696 | https://doi.org/10.1155/2020/1097696
Zobrazit citaci
Lijian Zhou, 1 Tian Xu
, 1 Zhaohong Lu
, 1,2 a Dong Zhang 2
Hostující redaktor: Jingfeng Yuan
Přijaté 30 července 2019
revidované 04 Dec 2019
Přijato Ledna 02 2020
Zveřejněno Ledna 22 2020
Abstraktní
V této studii byla prostřednictvím testu vibračního stolu, simulace konečných prvků a výzkumu racionality opevnění o vlnové výšce národních specifikací skladovacích nádrží analyzována odezva sloshing vertikálních skladovacích nádrží při působení pohybu země blízkého zlomu. Výsledky testu ukázaly, že výška sloshingové vlny vertikální skladovací nádrže byla větší při téměř poruchových nebo dlouhodobých pohybech země a vztah mezi výškou sloshingové vlny a maximálním zrychlením vstupních pohybů země byl přibližně lineární. Numerické simulace modelové nádrže ukázaly, že simulační výška vlny a zkušební údaje o výšce vlny byly dobře přizpůsobeny. Proto bylo možné simulovat sloshing velkých vertikálních zásobníků pomocí softwaru ADINA. Kromě toho bylo provedeno velké množství simulací sloshingu pohybů země v blízkosti poruchy na 10,000 3 m 50341 vertikálních skladovacích nádrží. Simulovaná výška vlny měla vysokou korelaci s převládající periodou nebo periodou pulzů pohybů země v blízkosti poruchy. Podle výpočtu s podobnými parametry měla výška vlny standardního tanku v několika zemích nižší opevnění výšky budicí vlny blízké poruchy. Pomocí metody střední kvadratické hodnoty s použitím malé velikosti vzorku byla na vzorec výšky vlny pro čínskou seismickou specifikaci nádrže aplikována korekce výšky vlny pod efektem blízké poruchy. Nakonec byl problém korekce dvojitého tlumení vyřešen úpravou čínského vzorce GBXNUMX pro výšku vlny. Tato práce poskytuje referenční hodnotu pro praktické inženýrské aplikace.
1. Úvod
Velké vertikální zásobníky mají tenké stěny nádrže a pojmou velký objem a základní samovibrační doba skladování kapaliny je dlouhá. Působením dlouhodobého pohybu země vytváří skladování kapaliny velký nelineární výkyv a obrovská síla snadno způsobí poškození plnicí střechy a prohnutí stěny nádrže [1, 2]. Například v 1980. letech 10. století způsobilo zemětřesení uprostřed Japonského moře poškození ropných nádrží s dobou otřesu asi 3 s v nedalekém městě Niigata a způsobilo požár [1991]. V roce 6.9 pak zemětřesení o síle 4 stupně v Kostarice způsobilo převrácení a nestabilitu skladovacích nádrží v místních ocelárnách, což způsobilo obrovské ztráty [XNUMX].
S rostoucí poptávkou po velkých vertikálních nádržích v různých zemích světa nabývá jejich role v rozvoji ekonomiky a petrochemického průmyslu stále více na významu. Mnoho učenců provedlo výzkum sloshingu tanku. Yan [3] provedl trojrozměrné testy na třepacím stole na vertikální otevřené nádrži a nádrži s plovoucí střechou. Prostřednictvím vstupu různých amplitud a frekvence pohybu země byly získány údaje o výšce a výtlaku stříkající vlny nádrže. Wang a kol. [5] simulovali tři druhy nádrží s různými hladinami kapaliny za podmínek zemětřesení pomocí softwaru ADINA a analyzovali výšku vlny sloshing kapaliny, maximální zrychlení stěny nádrže a hydrodynamický tlak. Cheng a kol. [6] studovali šplouchání kapaliny v tuhé válcové nádrži s tuhou roční přepážkou strýc. Problém s třesoucí se reakcí při pohybu země v blízkosti poruchy se však netýkal. Pozemní pohyby v blízkosti poruchy mají velké rychlostní pulsy a hojné dlouhodobé křivky, které jsou zodpovědné za vytváření dvojité rezonance se skladovacími nádržemi, což má za následek rozstřikování zásobní tekutiny ve velkém měřítku a potenciální nebezpečí pro skladovací nádrže a okolní prostředí [7]. Navíc, protože se Čína nachází mezi seismickou zónou na okraji Pacifiku a himálajskou seismickou zónou, často se v Číně vyskytují zemětřesení s téměř zlomem. Proto tento článek studoval sloshing efekt pohybů země v blízkosti poruchy s různými spektrálními charakteristikami při buzení. Na základě srovnání testu s třesoucím se stolem, numerické simulace a vzorce pro výšku vln národního standardu tanků jsme korigovali čínskou verzi výšky vlny při pohybu země v blízkosti poruchy, abychom mohli studovat efekt sloshing. Tato studie poskytuje referenci pro návrh výšky vlny vertikálních skladovacích nádrží při působení pohybu země v blízkosti poruchy.
2. Test vertikálního zásobníku na třepacím stole
Seismické vlny nejsou složité pouze ve frekvenční oblasti, ale také složité v časové oblasti. Proto nestačí spoléhat se pouze na národní předpisy a simulační výpočty, které plně odrážejí reakci konstrukcí na skutečná zemětřesení v průběhu času. Test třesoucím se stolem je v současnosti nejúčinnější metodou pro ověření teoretických výpočtů a simulačních výpočtů, takže inženýrská komunita často používá test třesoucím se stolem ke zkoumání problému superpozice odezvy konstrukce při působení pohybu země [8]. Vybrali jsme vertikální zásobník o objemu 1000 m 3 a prototyp plechovky jsme podrobili čtvrtletnímu zpracování. Podle podobnostního vztahu jsme navrhli modelový tank a upravili vstupní parametry pozemního pohybu [1]. Pro studium vztahu mezi výškou sloshingové vlny a charakteristikami seismického spektra a vrcholem zrychlení jsme extrahovali data o výšce vlny jednosměrným seismickým zatížením. Nakonec jsme ověřili simulaci kývání pomocí konečného prvku softwaru ADINA.
2.1. Rozložení testu a vstup seismických vln
Geometrické rozměry zkušebního modelu nádrže byly následující: výška nádrže byla 2.65 m, průměr nádrže byl 2.9 m a výška zásobníku kapaliny byla 2.38 m. Uspořádání experimentálního měřiče vlnové výšky bylo 0 mm, 560 mm a 1300 mm od středu hladiny kapaliny a stolní výstupní kolektor zrychlení byl uspořádán na stole pod prstencovým paprskem. Uspořádání nádrže je znázorněno na obrázku 1.
