[发明专利]地基沉降后非锚固储罐强度评价方法及装置

说明书

本发明提供了一种地基沉降后非锚固储罐强度评价方法及装置，方法包括：获取以Fourier级数表示的组合谐波的地基沉降量，接收输入的地基结构参数和储罐结构参数并根据参数生成呈网格节点划分形态的非锚固储罐有限元模型，接收输入的所述有限元模型的边界条件和载荷参数，采用预设算法根据接收到的边界条件和载荷参数对有限元模型进行求解获得求解结果，根据求解结果生成变化后的非锚固储罐有限元模型并显示，同时根据求解结果进行应力分析获得分析结果并显示，解决了现有简化模型与实际不符的问题，提高了模拟的准确性和评价结果的科学性。

技术领域

本发明涉及安全评价技术领域，具体涉及一种地基沉降后非锚固储罐强度评价方法及装置。

背景技术

我国储备的石油主要以进口为主，由于海运条件及消费市场等原因，储备基地多分布在东部沿海地区。这些地区地基土质松软，含水量高，压缩性大，承载力低，而大型储油罐载荷强度高，分布面积广，对基础的影响深度大。此外，大型储罐属于柔性的薄壳结构，其强度对地基的沉降较为敏感。因此，地基沉降后储罐强度的评估是工程实践中急需解决的问题。

有限元方法是一种常用的高效能数值计算方法。由于储罐结构复杂，涉及非锚固地基、罐体-地基之间相互作用等问题，因此，多数研究都对结构模型进行了一定的简化。例如，以往研究忽略开孔接管、抗风圈及支撑、加强圈及肋板等因素影响，采用轴对称建模方式进行有限元分析。事实上，由于抗风圈支撑、加强圈肋板数量的不同，大型储罐并非轴对称结构，且抗风圈及支撑等因素对储罐强度的影响不容忽视。有些文献中，将加强圈、抗风圈进行等效刚度处理的做法也并不合理。因为模型中抗风圈及支撑、加强圈及肋板若以实际几何结构进行创建，在壁板相应位置会存在二次应力，这将产生与以往研究不同的结论。

大型储罐多是非锚固储罐，底板自由搁置在带钢筋混凝土环梁的地基上，依靠摩擦力保持储罐的平衡。由于环墙式基础中两部分地基材料的压缩变形模量不同，在液体载荷和罐体自重的作用下，钢筋混凝土环墙和砂土地基的交界处会发生不均匀沉降，导致大型储油罐底板边缘区域将发生一定长度的翘曲，如何处理这个移动边界问题是储罐建模的难点。有些模型中，通过约束底板边缘板最外侧点的轴向位移，并在内边缘板与地基作用的部分区域施加接触单元来建立储罐地基的支撑作用，此种模型虽节约计算时间，但显然与实际情况存在差别。特别是地基发生沉降时，底板会脱离地基，这时固定底板边缘的力学模型显然无法适用。此外，地基沉降引起储罐发生沉降，由于非锚固结构，罐底板并不完全随地基的沉降而沉降，有些情况下底板会脱离地基，因此将沉降量直接加载到储罐底板或壁板低端并不科学。

可见，大型油罐的有限元分析中，难点在于地基沉降的模拟，储罐基础与底板相互作用的模拟，以及如何使储罐几何结构更贴近实际情况等。此外，在强度评价中，多数文献采用材料的屈服强度作为衡量标准过于保守，而实际上，二次应力的允许值要远大于屈服强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种地基沉降后非锚固储罐强度评价方法及装置，解决了现有的简化模型与实际不符的问题，提高了强度评价结果的准确度。

第一方面，本发明提供了一种地基沉降后非锚固储罐强度评价方法，包括：

获取地基沉降数据，并将所述地基沉降数据通过Fourier级数拟合为若干阶谐波组合的形式，获得以Fourier级数表示的组合谐波的地基沉降量；

接收输入的地基结构参数和储罐结构参数，根据所述地基结构参数和所述储罐结构参数生成呈网格节点划分形态的非锚固储罐有限元模型并显示，所述储罐结构参数包括储罐的底板、壁板、抗风圈、加强圈、肋板、包边角钢、抗风圈支撑的结构参数；

接收输入的所述有限元模型的边界条件和载荷参数；

采用预设算法根据所述边界条件和所述载荷参数对所述有限元模型进行求解获得求解结果，根据所述求解结果生成变化后的非锚固储罐有限元模型并显示；

根据所述求解结果进行应力分析获得分析结果并显示。