LNG儲液罐抗震研究

儲罐在地震下的性能是高度復雜的，一般來說，有以下幾個方面的問題需要考慮：   先，液體同罐壁之間的相互作用問題；其次，罐體復雜的高度非線性提離問題；   后，是土結相互作用問題。
　　對于各類工業儲罐罐體的設計方法，早期多集中于儲罐錨固基礎的。由于錨固儲罐成本高等原因，   學者Clough提出了無錨固儲罐設計理念，但從強度及穩定等方面很難在實際工程中應用。一種設計理念則是采用儲罐柔性設計，即減少地震波能量對罐體的輸入，通過各種控制方法來消耗吸收地震能量，如采用漂浮隔震、各種隔震減震支座等。
　　儲罐的計算，早期是將罐體視為剛性，創始性的工作是從Jacobsen，Housner等開始的。Housne模型假設：①罐壁是剛性的；②認為液體小的表面移動，同罐壁總是保持著緊密接觸；③罐體沒有翹離。Housner膜型理論了廣泛應用，此后很多設計及理論都是在此理論上確立的。
　　1964年的Alaska地震引起了儲罐大規模破壞，并深遠影響了日后對于儲罐振動問題的。Veletsos提出了一種與之前方法不同的彈性儲罐分析方法，建立了一種簡單的程序以評估滿載液體時罐體動水壓力的影響。隨后，Veletsos和Yang考慮了儲罐懸臂一階模態的影響，修改了Housner的模型，評估了由于水平地運動引起的   大基底傾覆彎矩，他們借助Rayleigh-Ritz方法提出了簡化公式以獲得儲液罐的基本自振頻率。1987年又分析了立式圓柱儲罐的任意振動情況的動力響應，概括了剛性和彈性儲罐的基礎晃動橫向激勵的儲罐力學模型。1981年Haroun和Housner在他們此前的基礎上，將脈動質量分為兩個部分，一部分仍然同儲罐剛性連接，另一部分則表示考慮儲罐彈性變形的相對運動的質量參與。之后，建立了改進的Haroun-Housner模型理論，我國儲罐鑒定標準也是基于此模型。1985年，Haroun和Ellaithy考慮剛性基礎的搖擺和橫向運動，建立了彈性儲罐的分析力學模型。Malhotra等于2000年提出了對于圓柱形錨固儲罐的簡化設計方法，此方法考慮了脈動質量或對流質量對于柔性鋼壁或混凝土壁的作用，這種方法被European8規范采納。
　　當儲罐遭遇強烈的激勵時，液體表面將會產生強烈的晃動效應，此晃動效應在儲罐的設計中是非常重要的。1993年，Veletsos和Shivakumar了在剛性圓柱形和矩形儲罐中的多層疊加液體的晃動效應。2001年，Cho等考慮液固耦合及液體表面的波動，提出了   為   的儲液罐振動分析的數值模擬技術方案。
　　在早期，假設儲罐被錨固在一個不可變形的介質上，而Veletosos和Kumar對于儲罐進行豎向激勵時，發現當儲罐位于相對彈性的場地時，其動水壓力響應將會顯著減少。1990年，Veletsos和Tang推演了直立圓柱形儲液罐考慮儲罐、彈性地面及地基搖擺的力學模型。通過分析，改變脈動周期和系統的等效阻尼比，使用由Veletos和Verbicti提出的粘彈性基礎阻抗函數，建立了一種簡化的方法來評估儲罐的土結相互作用問題。Bomhard和Stempniewski了LNG儲罐場地條件的影響，結果發現其設計受到場地條件的大影響。
　　儲液罐在地震下的性能是非常復雜的，早期的主要是通過實驗的方法來觀察儲液罐的性質。1977年，Clough對數個鋁制儲罐模型進行了地震動模擬試驗，以探尋當時的儲罐設計方法同儲罐實際性能的差距，討論   為   的模型。1982年，Manos和Clough利用0.5g峰值的ElCentro地震波對數個儲罐進行了振動臺試驗，實驗結果顯示設計中應該對提離及高階響應等因素予以考慮。1983年，Haroun和Housner對儲罐進行了全尺寸模型試驗，驗證了Haroun-Housner模型的性。1989年Kobayashi和Mieda進行了試驗分析以確定液體的自振頻率和對圓柱形儲液罐的水平向晃動荷載。1990年，Okamoto等使用Lagrangian有限元方法進行了液體的晃動性能的分析，并進行了二維激勵下液體晃動的振動臺試驗。