[发明专利]预防大型石油储罐象足屈曲的方法及结构

摘要

本发明涉及储油设备，旨在提供一种预防大型石油储罐象足屈曲的方法及结构。该方法是在罐壁最底部的第一圈壁板中间位置的外侧固定安装一个加强圈；对于不同的加强圈横截面积能够得到不同的油罐罐壁径向位移曲线，取其中曲率变化最小的一条曲线，该曲线对应的横截面积即为对应已知安装高度的最优横截面积。本发明与传统的通过增加壁厚来提高大型储罐抵抗象足屈曲能力的方法相比，可以大幅度节省材料，操作容易，可行性较高。

主权项

1.一种预防大型石油储罐象足屈曲的方法，其特征在于，是在罐壁最底部的第一圈壁板中间位置的外侧固定安装一个加强圈；其步骤为：(1)根据第一圈壁板高度及接管布置情况选择一个合适的安装高度h_s，加强圈的安装位置应避开接管；(2)由安装高度h_s确定加强圈的横截面积A_s，并根据已知的罐壁数据进行加强圈的制作；(3)将加强圈固定于安装高度h_s处的第一圈壁板外侧；所述步骤(2)中，加强圈的横截面积A_s是通过下述方式确定的：加强圈的安装高度h_s确定后，根据下述的三组公式得到油罐罐壁的径向位移曲线：wi=2FiKie-Fixi[-Qi-1cosFixi-FiMi-1(cosFixi-sinFixi)]+2FiKie-Fi(li-xi)]]>[QicosFi(li-xi)-FiMi(cosFi(li-xi)-sinFi(li-xi))]+ρg(Hi-1-xi)Ki+vNxiRKi]]>w1=(C11cosF1x1+C21sinF1x1)e-F1x1+(C31cosF1x1+C41sinF1x1)eF1x1+1K1ρg(H0-hs-x1)+vNx1K1R]]>w0=(C10cosF1x0+C20sinF1x0)e-F1x0+(C30cosF1x0+C40sinF1x0)eF1x0+1K1ρg(H0-x0)+vNx1K1R]]>上述公式中，各代号的含义及计量单位为：e为自然对数的底；F_i为第i圈罐壁板弯曲半波长的倒数，F₁为第1圈罐壁板弯曲半波长的倒数；K_i为第i圈壁板的弹性系数，K₁为第一圈壁板的弹性系数；E为材料弹性模量；t为罐壁板厚度；R为油罐内径；为罐壁板弯曲刚度；v为泊松比；ρ为液体密度，g为重力加速度；w_i为第i圈罐壁板上任一点径向位移，w₁为第1层罐壁板加强圈以上部分任一点径向位移，w₀为第1圈罐壁板加强圈以下部分任一点径向位移；x_i为第i圈壁板上任一点距第i-1圈壁板与第i圈壁板连接处的距离，x₁为第1圈壁板加强圈以上部分任一点距加强圈的距离，x₀为第1圈壁板加强圈以下部分任一点距底板的距离；Q_i-1为第-1i圈壁板与第i圈壁板连接处的剪力，Q_i为第i圈壁板与第i+1圈壁板连接处的剪力；M_i-1为第i-1圈壁板与第i圈壁板连接处的弯矩，M_i为第i圈壁板与第i+1圈壁板连接处的弯矩；l_i为第i圈壁板的高度；H_i-1为第i-1圈壁板与第i圈壁板连接处与液面间的距离，H₀为第1圈壁板与第2圈壁板连接处与液面间的距离；N_xi为第i圈壁板任一点所受轴压；N_x1为第1圈壁板任一点所受轴压；C₁₁，C₂₁，C₃₁，C₄₁，C₁₀，C₂₀，C₃₀，C₄₀为边界条件系数，需要根据壁板两端的边界条件确定；对于不同的加强圈横截面积能够得到不同的油罐罐壁径向位移曲线，取其中曲率变化最小的一条曲线，该曲线对应的横截面积即为对应已知安装高度h_s的最优横截面积A_s。