[发明专利]一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法

说明书

本发明公开一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法，包括实验模型、加载机构、监测机构和数据采集机构；实验模型呈拱形，且实验结构的主体为单层肋环型球面网壳结构；加载机构用于对实验模型上的加载点进行加载；在加载点处设置有监测机构，监测机构用于对加载点的力学状态、位移状态及应变状态进行监测；监测机构与数据采集机构电信号连接。可对实验环境下大跨度穹顶，在内外部载荷作用下(如混凝土浇筑)的稳定性变化进行连续性动态监测，以有效测试大跨度穹顶的整体承载力及稳定性，帮助解决超大型储罐穹顶设计技术困难。

技术领域

本发明涉及特大型LNG储罐设计技术领域，特别是涉及一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法。

背景技术

LNG储罐肩负着存储LNG的重要作用，其安全运行对整个LNG产业链的顺畅都具有举足轻重的作用。近年来，因天然气的需求量不断提高，天然气得到了大幅度的开发和利用，LNG储罐也向大储量的方向发展。与常规的储罐相比，超大型LNG储罐穹顶重量增加，面积增加几千平方米，且存在跨度大、罐体直径长且水平刚度低、储罐结构自振模态振型复杂、浇筑困难等多个技术难点，独立掌握超大型LNG储罐穹顶设计和建造技术已经迫在眉睫，这对推动我国国民经济的发展具有重大的战略意义和经济意义。

22x10⁴m³LNG储罐是国内目前在建单罐容量最大的LNG储罐，国内只有少数几家设计或科研单位掌握全套设计技术，并且目前缺乏针对LNG储罐大跨度穹顶稳定性的实验研究。为满足国内对开展储罐穹顶设计工作的数据和理论支撑要求，提供一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法，对揭示大跨度穹顶在内外载荷作用下(如混凝土浇筑)稳定性的变化规律及破坏机理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效监测大跨度穹顶的整体承载力及稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，包括实验模型、加载机构、监测机构和数据采集机构；所述实验模型呈拱形，且实验结构的主体为单层肋环型球面网壳结构；所述加载机构用于对所述实验模型上的加载点进行加载；在所述加载点处设置有所述监测机构，用于对加载点的力学状态、位移状态及应变状态进行监测；所述监测机构与所述数据采集机构电信号连接。

优选地，所述实验模型包括主径肋、次径肋、环杆和加强肋，单层肋环型球面网壳结构的实验模型的网壳呈对称结构，主径肋和次径肋二者沿网壳的径向平均分布并在球顶相交；环杆及加强肋呈现沿网壳圆周方向的环向分布，且环杆及加强肋与主径肋和次径肋组成刚性互交体系。

优选地，所述实验模型还包括周边支撑，所述周边支撑由最外围次径肋焊接的方钢以及在最外圈次径肋的居中位置环向布置的方钢构成，所述周边支撑用于对框架模型施加有效的全约束。

优选地，所述环杆、主径肋、次径肋和加强肋连接形成从拱顶至下部由大到小的多个单元网格，且每个节点仅有两根杆件交汇；所述加载点的位置为主径肋或次径肋与环杆或加强肋相交构成的刚性互交体系的节点的上表面。

优选地，所述加载机构包括液压加载器、液压承力架、管路系统及液压操纵台，所述液压加载器用于对加载点施加载荷，所述液压承力架用于承受液压加载器对实验模型加载时产生的平衡力系；所述管路系统用于将所述液压加载器和液压承力架与液压操纵台相连以实现液压加载；所述液压操纵台用于控制现场输出设备的状态，进行自动控制加载。

优选地，所述监测机构包括电阻应变片、应变仪和温度补偿片，所述电阻应变片布置在所述加载点处，所述电阻应变片与应变仪电信号连接；所述温度补偿片采用补偿块补偿法基于电桥特性设置，且所述温度补偿片与应变仪相连并用于消除温度变化对电阻应变片所产生的影响。