Floating-roof steel tanks under harmonic settlement: FE parametric study and design criterion

Large vertical steel tanks for fluid storage are usually constructed on soft foundations, so it is not surprising that the tank wall will settle unevenly with the settlement of the foundation, thus inducing deformations and stresses in the tank. This work investigates the linear static behavior of floating-roof tanks under harmonic settlement through finite element (FE) analyses. The influences of the radius-to-thickness ratio, the height-to-radius ratio and the wind girder stiffness on the structural behavior are first analyzed. Comparisons between the circumferential stresses in the wind girder and the vertical stresses in the tank bottom are then made. The displacement and the stress along the tank height are also discussed, and the concept of tank division along its height is presented. Finally, a design approximation for the radial displacement at the tank top is developed based on FE results, and a settlement criterion based on the top radial displacement is proposed which can be used in practical design.

基于实测沉降多因素影响下储罐的屈曲变形分析及加固研究

在役储罐往往因罐底不均匀沉降导致罐壁产生较大变形,影响储罐的安全运行.为了研究沉降作用下罐壁的变形与罐底沉降的关系,采用有限元模拟方法,并基于实测沉降数据,研究了不同沉降加载比例、罐内储液高度对罐壁变形的影响.此外,探究了储罐加固措施位置对加固效果的影响.结果表明:罐底沉降向下位移时,罐壁向外侧位移,而罐底沉降向上位移时,罐壁向内侧位移,且罐底沉降位移曲线与罐壁位移曲线大致相同;随着罐内储液高度上升,罐壁位移减小,表明罐内储液高度的提升可以增强储罐抵抗不均匀沉降,降低对罐壁变形的影响;加强圈对储罐的加固作用取决于其在罐壁上的位置,与未加固措施的储罐相比,设置加强圈后储罐临界沉降比例系数LPFs增大,且LPFs在沉降罐罐壁发生屈曲破坏的位置时达到最大,对储罐的加固效果最佳.

基于汉宁窗变密度条纹的储罐沉降视觉测量方法

针对储罐沉降问题,提出一种基于汉宁窗变密度条纹和二维视觉的储罐沉降测量系统。将设计的汉宁窗变密度条纹附于被测储罐的表面,在一定距离处通过远焦成像相机对表面的条纹进行实时采集,再通过特定的图像处理算法对图像进行处理以提取储罐的沉降位移。通过SOLIDWORKS三维建模、运动仿真和图像成像模块模拟了不同条件下储罐沉降的图像序列,对主要的测量性能影响因素、测量可行性和准确性进行了模拟分析。搭建了储罐沉降模拟实验测量系统,对系统的测量性能进行了实验分析。结果表明,本测量方法可实现储罐沉降位移的实时监测,在7.5 m距离外沉降位移测量精度优于10μm。

基于Q-s曲线的大型LNG储罐桩板基础沉降计算方法

试桩Q-s曲线体现了现场桩基荷载和沉降的关系。文章以某LNG储罐桩板基础为背景,提出利用Q-s曲线求出桩端土层变形模量的方法,并考虑桩板共同作用的求解桩板基础沉降的方法。该方法将桩基模拟为非线性弹簧,弹簧刚度取自Q-s曲线,采用MIDAS进行建模求解,可得到设计需要的筏板和桩基的沉降等高线图以及轴力和弯矩图,用于指导设计。与仅考虑线性地弹簧系数的规范方法进行对比,该方法精度更高,与实际情况更加相符。该方法可针对不同位置的桩基输入不同的非线性弹簧,可用于解决复杂不均匀地层桩筏基础沉降计算的问题。

国际工程中重型罐基承载力确定及地基沉降特性分析

浅基础承载力及地基沉降评估是工程勘察设计的基本问题,从事国际岩土工程有关的建设项目,应充分了解国际主要浅基础评估方法、计算公式及设计流程。以伊拉克鲁迈拉油田重型储罐工程为案例背景,进行了系统完整的浅基础案例分析,分别基于抗剪强度准则与沉降控制准则确定了重型罐基的地基承载力,并结合数值分析技术分析了储罐基础的沉降变形性状。结果表明:浅基础承载力的确定应兼顾地基强度与变形要求,沉降是储罐基础承载力的主要限制因素;结构荷载对储罐基础中心点的沉降影响最为显著,地基沉降随着深度以及与储罐中心距离的增加而逐渐减小,基底沉降性状总体呈“碗状”形态;相邻罐体的荷载会对基础变形产生一定的叠加影响,两罐相向部位的沉降较相离方向略大。研究可为从事类似国际岩土工程项目时确定地基承载力及地基变形提供参考。

考虑既有多层建筑物的盾构隧道施工诱发的地表变形预测

准确预测建筑物下盾构隧道施工对地表的影响,可以减少隧道施工对建筑物的影响。在多层建筑物下的盾构隧道施工过程中,建筑物的刚度和荷载会影响地层的变形。本文探讨了上述两个因素的影响程度和机制。首先,基于在半无限空间推广的Mindlin解法,建立了一种多层建筑物带来的附加应力和刚度影响建筑物下盾构掘进引起地层变形的计算方法。然后,在分析地表沉降槽和地表水平位移曲线构成的基础上,根据修正Peck公式和O’Reilly和New的公式以及目前的经验公式和修改后的公式,对四种情况下盾构隧道引起的地表变形进行了比较和分析,即无建筑物、建筑物的荷载、考虑建筑物的刚度、同时考虑建筑物的荷载和刚度。结果表明,只考虑刚度时表面沉降的最大值最小,而只考虑荷载时表面沉降的最大值最大。在实际应用中,应同时考虑建筑物的刚度和荷载。

大型储罐不均匀沉降及地震力作用下应力仿真分析

为了探究大型储罐在不均匀沉降、地震力以及二者耦合作用下的应力分布情况,利用Ansys/Workbench有限元软件对某5×10^(4)m^(3)大型浮顶储罐进行了建模仿真。结果显示相较于理想工况下储罐的应力分布,不均匀沉降或地震力工况下储罐结构应力变化均较小,储罐相对安全;但双因素耦合作用下储罐会产生严重的应力集中,Mises应力最大值达835.03 MPa,已远大于材料强度极限值740 MPa,储罐已处于不安全状态,考虑地震力的不可抗性,大型储罐运行中应严格控制不均匀沉降变化范围。

中、美、欧标准立式储罐地基沉降计算及沉降允许值研究

沉降计算是油气田地面工程中立式储罐基础设计的重要内容,海外油气田地面工程中业主大多要求采用美国或欧洲标准设计,土建工程师需要了解不同标准的规定和要求。地基沉降首先计算储罐荷载作用下的附加应力,中、美、欧标准均采用Boussinesq方程来计算圆形面积均布荷载作用下地基土附加应力分布。中、美、欧标准储罐基础地基沉降计算公式存在差异,所需要的地基土参数不同,整体倾斜、储罐周边不均匀沉降、储罐中心与储罐周边沉降差是中、美、欧标准关注的三项沉降允许值指标。中、美有适用于新建罐的标准GB 50473—2008和PIP STE03020—2005,欧洲仅有适用于已建罐的标准EEMUAPUB 159—2017,已建罐的沉降允许值是新建罐的2倍以上。建议当采用EEMUAPUB 159—2017作为新建储罐基础沉降的判定标准时,将其允许值乘以系数0.5。

基于拜耳法氧化铝生产过程中锥形沉降槽失稳分析探讨

本文重点对赤泥浆液的各项指标及絮凝剂对沉降性能的影响,做了深入分析,通过对赤泥浆液及絮凝剂的物理化学分析,提前采取各种干预操作手段,从而避免各种沉降生产事故的发生。维持沉降系统动态平衡:赤泥平衡和溶液平衡。

某平流沉淀池变形问题长期病害分析与处理

某净水厂平流沉淀池长期受壁板变形过大、刮泥机频繁脱轨、变形缝渗漏等病害困扰,本文对病害究竟在池体还是地基进行分析。首先找出其根本原因所在并在水池放空检测时得到验证,随后对平流沉淀池采取了结构加固处理措施,最后总结了平流沉淀池在设计、施工中的一些值得注意的问题及可采取的措施与改进之处,以供类似工程参考借鉴。

电力变压器储油柜溢油原因分析及策略

主变压器是发电厂及变电站重要的电气设备,为保障变压器安全可靠运行,需要在日常运行时注意观测主变压器储油柜油位的情况。特别是对于运行年久的变压器,要注意防止出现储油柜聚积气体引起油位异常升高的现象。以一起变压器储油柜积气溢油的事件为例,对主变压器油位异常升高的原因进行了分析,总结出应对主变压器非故障油位异常升高的处理策略,并提出相关防范策略。

盾构穿越不同地层的地表沉降规律及预测研究

城市盾构隧道穿越不同地层时的地表沉降规律的预测和研究对隧道影响范围以及周边环境影响区域的确定有着显著作用。文章以南京某地铁线路为背景,收集并整理分析了该地铁线路盾构施工全过程的地表沉降实测数据,结合地层分布规律选取了3种盾构穿越的主要地层(分别为软塑状态粉质黏土地层、硬塑状态粉质黏土地层以及砂土地层)作为分析对象进行统计,分析了盾构隧道穿越不同地层下纵向和横向沉降规律,并提出了适用于南京地区的修正Peck公式。研究结果表明:(1)纵向地表变形变化规律基本呈线性,盾构通过后距离隧道断面直径4D~6D范围内,地表沉降急剧发展,后趋于稳定;(2)横向沉降曲线基本符合正态曲线,并在此基础上提出了南京地区的修正Peck公式;(3)通过已有实测数据对文章提出的修正Peck公式进行了验证,检验了文章提出公式的适用性。相关研究成果对南京地区的盾构隧道设计及施工有一定实际意义。

石油化工球罐基础设计与应用

球罐广泛应用于石油、化工行业,是石油化工装置不可缺少的重要设备,而球罐基础设计的安全与否是整个球罐设计安全度的重要保障之一。这些石化球罐的特点是直径大、荷载重,对地基和基础设计有严格的要求。本文首先根据本场区的地层土特点初选地基处理方案,并进行不同方案对比分析,确定本场区内的地基处理方案;其次详细介绍球罐环形基础内力计算方法,根据确定的计算方法,对环形基础底面的地基承载力、基础圆环梁及基础底板内力进行了计算,并根据计算结果对环形基础进行配筋;最后,对地基变形计算进行了阐述,并给出了本工程沉降量计算结果。本工程的球罐基础计算结果符合规范的各项构造要求,为以后进行球罐基础设计提供了很好的实践经验。

储备库轻质原油静置沉降规律研究

大型原油储罐内原油沉降分层问题是目前储罐管理运行亟待解决的重大风险之一,原油沉降分层会造成储罐有效容积减少、罐内油品损耗增加及其他不可预估的经济损失,同时,为储罐的运行管理带来安全隐患。选取某储备库有代表性的轻质原油储罐,开展了储罐原油现场静置沉降试验,在试验过程中采集储罐上部和底部油样,测定了油品的黏温关系、析蜡特性、密度以及沥青质含量,监测并分析了储罐内原油的沉降规律。结果表明:在轻质原油饱和烃含量高、沥青质含量低的溶剂体系中,原油中沥青质的溶剂化效应较弱。由于储罐内原油长期储存过程的老化效应,原油中沥青质的溶剂化层容易变薄并剥离,导致沥青质在原油中失稳、聚集并沉降,在密度差的作用下,以失稳沥青质为主的沉积物在储罐底部堆积并形成了具有较大黏度、密度的沉积层。试验得出储罐原油在静止储存60天后基本达到沉降稳定的沉降规律,为储罐搅拌周期的合理制定提供了理论依据。

水下浅埋盾构隧道接缝渗漏时围岩沉降分区

针对水下浅埋盾构隧道接缝渗漏问题,开展多组模型试验。通过改变渗漏位置、压力水头两项参数对地表沉降、渗漏量和地层应力进行分析,结合模型试验结果对理论椭球分区法进行修正,并对隧道渗漏后的围岩沉降进行分区。结果表明:压力水头增加,漏缝处埋深越浅,发生渗漏时地表沉降增量越大;渗漏量和平均有效主应力曲线均可划分为初始阶段、漏砂漏水阶段和收敛阶段;收敛阶段土拱稳定,不漏砂只漏水且平均有效主应力基本恢复至漏砂前;依据砂粒运动特征将隧道围岩沉降分为侵蚀区、位移区和稳定区,经偏移修正和曲线修正后侵蚀区和位移区的水平向长度与压力水头、漏缝处埋深正相关;压力水头增量相同时,漏缝处埋深越大,侵蚀区水平向长度受压力水头增加的影响越明显;压力水头越大,侵蚀区水平向长度受渗漏位置变动影响越明显。

改进GAP法盾构隧道开挖地表沉降预测

针对盾构隧道开挖引起的地表沉降问题,基于GAP法模型的基本原理,通过对该模型的改进,借助FLAC2D进行数值分析,对盾构隧道的地表沉降规律进行了研究.得出了同一盾构直径随着隧道埋深增加的情况下,地表最大沉降值逐渐减小、地表沉降槽逐渐变宽的规律,且隧道埋深和地表最大沉降值存在某种线性关系.该成果对盾构隧道开挖引起的地表沉降分析具有一定的参考价值和指导意义.

基于FEA模型和API653的大型油罐基础沉降评价

为保障油罐的安全运行,研究基础沉降,尤其是罐周不均匀沉降对大型油罐的影响。在分析大量大型油罐基础沉降实测数据的基础上,分别采用美国标准API 653和有限元分析(FEA)模型进行储罐基础沉降安全评价。采用接触单元模拟罐底-地基间的相互作用,综合考虑加强圈、抗风圈等附件的影响,建立大型油罐有限元计算模型。利用傅里叶分解对储罐地基的实测沉降值进行谐波拟合,分析基础不均匀沉降对储罐强度的影响。对比有限元计算和API 653标准评价的结果,结果表明:API 653对储罐地基沉降的要求较保守,标准中规定的储罐地基沉降指标不尽合理。

乳化水在沉降罐中的沉降速度

针对某采油厂联合站5 000 m3沉降罐脱水效果较差的问题,从加快水的沉降速度入手,建立了乳化水的数学模型,结合现场实际的生产情况,对沉降罐温度、加热炉负荷等具体原因进行了分析,提出了有效的解决措施。

充水预压的油罐锥面沉降和地基变形观测

采用油罐充水预压的方法加固某油罐地基.根据现场油罐锥面和环梁沉降观测资料,以及环梁沉降与地基土沉降和位移的关系,分析了油罐地基土体的变形.

油水界面自动监测技术研究与应用

原油沉降脱水罐分层含水监测技术一直是国内外油罐含水监测领域研究的一项技术难题。文中针对此项难点,研制开发出了一种能测量出整个油罐各层含水的油水界面自动监测仪,同时能测量出每层位含水值跟液位的对应关系,实现对沉降脱水罐油层、水层及乳化层同时检测,并且能计算出全罐含油和含水量,实现其自动化远程控制。