软土场地大型LNG储罐新型隔震的综合控制研究

Liquefied natural gas（LNG）storage tank belongs to urban lifeline project, adopting seismic isolation technology to ensure its seismic safety is the development trend in the future, but the difficulties of isolation is a problem faced by LNG storage tank built in the coastal soft site. In this project, a new isolation scheme which can be self-centering, high energy dissipating and low wave height is proposed for LNG storage tank built in the soft site according to the comprehensive demand of isolation effectiveness, sloshing wave height and horizontal displacement of isolation layer, The key contents are concluded as follows:(1)New isolation scheme for LNG storage tank in the soft site; (2)Comprehensive control effectiveness and mechanism of the new isolation scheme for LNG storage tank; (3) Integrated calculation model and the influence of pile-soil-structure dynamic interaction (PSSI) on the new isolated LNG storage tank; (4)A seismic isolation design method based on performance demand for the new isolated LNG storage tank. Study of this project will provide valuable theoretical and technological reference for the seismic isolation design of large LNG storage tank in the coastal soft site of our country, which will have important significance to improve our ecological environment and realize sustainable development of economy.

液化天然气（LNG）储罐属于城市生命线工程，采用隔震技术来确保其地震安全性是未来的发展趋势，但建设在沿海软土场地上的大型LNG储罐面临隔震困难问题。本项目拟综合考虑软土场地LNG储罐对隔震效果、晃动波高及隔震层水平变位的要求，提出一种可复位、高耗能、低晃动的新型隔震方案，重点研究内容包括：（1）适合LNG储罐软土隔震的新型隔震方案；（2）新型隔震LNG储罐的综合控制效果及机理；（3）软土场地新型隔震LNG储罐的整体计算模型及桩-土-结构动力相互作用（PSSI）效应的影响规律；（4）基于性能需求的新型隔震LNG储罐设计方法。通过本课题的研究，能够为我国沿海软土场地大型LNG储罐的隔震设计提供有价值的理论和技术参考，这对改善我国生态环境和实现经济的可持续发展具有重要的意义。

针对软土场地大型 LNG 储罐隔震时出现隔震层变位及储液晃动波高过大的问题，提出了通过旋转质量将输入能量 “消化”为动能的新型组合隔震方案，以及具有可复位、高耗能、低晃动的新型组合滑移隔震方案。以考虑罐壁柔性的Malhotra模型为基础建立了隔震储罐集中质量动力分析模型，通过动力时程响应分析得到了不同隔震方案对 LNG 储罐抗震性能指标的综合控制效果。分析结果表明与传统隔震储罐相比，增设旋转质量阻尼器隔震储罐的最大基底位移、基底加速度、剪重比和晃动波高均较小，能够有效地控制储罐在地震作用下的晃动响应，但等效质量的选取宜适中，过大将导致基底剪力的增大，过小会影响波高晃动响应的控制效果。另外，以外罐壁剪力、脉冲剪力、单桩剪力、晃动波高和隔震层水平变位为主要性能指标，对组合滑移隔震储罐在地震作用下的动力响应进行了分析，结果表明组合滑移隔震对储罐基底剪力和晃动波高都有比较明显的减震控制效果，且能够满足罕遇地震下隔震层较大的水平变位需求；另外，组合滑移隔震LNG 储罐单桩剪力得到大幅降低，且截面设计时单桩控制内力主要和滑动摩擦系数相关，提高了桩基的设计效率、降低了工程造价。采用通用有限元软件建立了桩-土-隔震层-LNG 储罐整体三维精细有限元模型，通过动力特性及参数化分析得到了桩-土-结构相互作用效应对新型组合隔震效果的影响规律，提出了软土场地大型 LNG 储罐基于性能需求的新型隔震设计方法，为在类似场地的大型 LNG 储罐隔震工程提供了有价值的技术参考。考虑到储罐在地震中的提离倾覆效应，基于现有研究成果计划提出一种带有楔形分离式轨道的新型抗拉滑移隔震装置，为下一步的研究工作做准备。