考虑与地基土相互作用储液罐地震反应分析

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储液罐广泛应用于市政工程之中,是城市生命线工程的主要设备之一。在实际地震中,储液罐震害时有发生,为了减轻储液罐在地震中的破坏及由此带来的次生灾害,有必要对其抗震性能进行较为全面的分析。 目前储液罐抗震设计规范中的计算模型比较粗糙,没有考虑与地基的相互作用,且地震反应计算值偏小,因而存在一定的震害风险。本文采用地基土阻抗的集总参数模型来模拟地基土与储液罐的相互作用,并采用经典的Haroun-Housner模型来模拟罐壁与储液的耦合作用。建立了储液罐系统的地基-储罐-储液三者相互作用动力学计算模型。并分别对基础锚固储液罐及基底隔震储液罐进行了地震反应分析,所做的主要工作如下: 首先,用弹性时程法对基础锚固储液罐在不同地基土条件下进行地震反应分析,研究了地基土条件对基础锚固储液罐的基底剪力、倾覆力矩及储液晃动位移的影响。并对储液罐的形状参数进行了对比分析,包括高径比的影响分析及壁厚的影响分析。分析结果表明,地基土条件对基础锚固储液罐的地震反应有很大的影响。总体来说,地基土越硬,基底剪力及倾覆力矩越大。 其次,对基底隔震储液罐在不同地基土条件下进行地震反应分析,研究了地基土条件对基底隔震储液罐的基底剪力、倾覆力矩、基础位移及储液晃动位移的影响。并对储液罐在不同隔震频率及隔震阻尼的情况下进行地震反应分析。分析结果表明,基础隔震频率对储液罐地震反应的影响较大,基底隔震频率越大,基底剪力及倾覆力矩的值也越大,而基础位移越小。综合分析储液罐受力情况及位移情况,得出储液罐较适宜的隔震频率。 最后,对基础锚固储液罐及基底隔震储液罐在四类不同场地土固有频率的激励下进行了复频响应计算,研究了储液罐在不同场地土条件下的地震反应特性。分析结果表明,在不同场地土条件下,不同储液体积的储液罐宜采取不同的高径比。
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