我国正在积极建设国家战略石油储备基地,需要建造大批原油储罐。传统的单层底板立式储罐,运行过程中底板易出现腐蚀泄漏导致的事故。本文综合考虑储罐底板结构和在线监测装置的相互关系,提出了一种基于在线监测的双层底板立式储罐结构,并成功研制出其试验装置,进行了相关的泄漏试验,同时通过理论分析和有限元模拟相结合的手段推导出上层底板的厚度计算公式,具有较高的工程应用价值。(1)在总结国外标准中有关双层底板结构的基础上,开发出一种新型双层底板结构,对底板结构和中幅板的支撑结构进行了设计。(2)成功地研制了基于在线监测的双层底板立式储罐试验装置。参照GB50341-2003关于壁板和底板厚度的规定进行试验罐的厚度设计。建立了基于接触的有限元模型,分析了试验罐的应力水平和变形量,并用应力分类法校核了试验罐强度,为后续的大型化应用研究提供了设计手段。选用PLC作为在线监测装置的核心控制元件,通过机械和电气、硬件和软件的联合设计,实现了在线监测装置的自动化控制,实时性好,灵敏度高,且具有友好的人机交互性和易维护性。(3)在试验装置上开展了汽油泄漏试验和氨水泄漏试验。试验表明,双层底板结构工作状态良好,在线监测装置满足设计要求。(4)应用平板理论分析推导出上层底板厚度的刚度设计公式并提出强度设计方法。首先分析了受液柱静压力作用的四边简支和四边固支矩形薄板最大挠度计算方法,并将其推广到上层底板,得到上层底板最大挠度计算通式,然后通过有限元模拟计算和数值拟合确定平行支撑和正交支撑结构下通式中的相应系数,最后结合刚度限制条件导出上层底板厚度的刚度设计公式并提出强度设计方法。