本書結(jié)合液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)建設(shè)及運(yùn)行過(guò)程中的地震安全需求，全面系統(tǒng)介紹了在土-結(jié)構(gòu)相互作用、樁-土相互作用、液固耦合效應(yīng)等多重影響下，地上儲(chǔ)罐、半地下儲(chǔ)罐和全地下儲(chǔ)罐的抗震與減隔震理論、試驗(yàn)和工程應(yīng)用。首先介紹了LNG儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)體系、發(fā)展現(xiàn)狀及研究方法；然后依次介紹了LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震與減隔震理論和研究方法、液固耦合作用參數(shù)化分析、不同地基條件下30萬(wàn)立方米級(jí)LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及理論、地下LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及理論和LNG儲(chǔ)罐減隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及理論；最后，介紹了大型LNG儲(chǔ)罐的數(shù)值仿真技術(shù)及工程應(yīng)用。本書可供液化天然氣儲(chǔ)罐領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)和研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
隨著我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和計(jì)劃實(shí)施，作為清潔能源的液化天然氣（LNG）已成為我國(guó)重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)：20302035年全球能源結(jié)構(gòu)中，LNG將取代煤炭成為全球第二大能源。
LNG儲(chǔ)罐作為天然氣供應(yīng)的重要保障設(shè)施，建設(shè)規(guī)模和數(shù)量發(fā)展迅速，同時(shí)LNG屬于易燃易爆物品，地震作用下LNG儲(chǔ)罐破壞將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的次生災(zāi)害，其地震安全性也是學(xué)者們關(guān)心的重要問(wèn)題。目前，我國(guó)尚沒(méi)有大型LNG儲(chǔ)罐方面的抗震規(guī)范,部分設(shè)計(jì)采用或借鑒歐洲和美國(guó)的規(guī)范。LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)體系由土、樁、隔震支座、儲(chǔ)罐、儲(chǔ)液及輸送管線等構(gòu)成，地震作用下不同部分間的相互作用規(guī)律復(fù)雜，也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。
本書匯總了作者在超大容積LNG儲(chǔ)罐和地下LNG儲(chǔ)罐方面的試驗(yàn)、理論和工程實(shí)踐等方面的研究成果。重點(diǎn)介紹了土-結(jié)構(gòu)相互作用、樁-土
相互作用、液固耦合效應(yīng)等多重影響下，地上儲(chǔ)罐、半地下儲(chǔ)罐和全地下儲(chǔ)罐的地震響應(yīng)規(guī)律和損傷演化規(guī)律，并發(fā)展了相關(guān)理論及數(shù)值分析模型。第1章介紹了LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀和多重耦合作用的研究現(xiàn)狀；第2章介紹LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震及減隔震理論和研究方法，分別闡述了LNG儲(chǔ)罐的地震災(zāi)害及抗震研究的必要性、LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震及減隔震理論和試驗(yàn)方法、數(shù)值分析方法和簡(jiǎn)化分析方法等；第3章介紹了液固耦合作用參數(shù)化分析方法，包含不考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用簡(jiǎn)化模型的參數(shù)分析和考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的參數(shù)分析，同時(shí)分析了場(chǎng)地類型的影響；第4章介紹了LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法，包含多質(zhì)點(diǎn)耦合模型試驗(yàn)體系相似比設(shè)計(jì)、振動(dòng)臺(tái)模型土箱和模型地基及模型結(jié)構(gòu)制作；第5章介紹了地下LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，包含地下LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析等。第6章介紹了超大容積LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，主要包括空罐、滿罐和半罐狀態(tài)下LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；第7章介紹了超大容積LNG儲(chǔ)罐減隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，重點(diǎn)介紹半罐和空罐狀態(tài)下的地震影響規(guī)律；第8章介紹了LNG儲(chǔ)罐抗震數(shù)值仿真分析及工程應(yīng)用等內(nèi)容。
本書可供液化天然氣儲(chǔ)罐領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)和研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
在本書撰寫過(guò)程中，王濤研究員給予了指導(dǎo)并提出了寶貴的修改意見(jiàn)，技術(shù)專家揚(yáng)帆、陳團(tuán)海、趙銘睿和劉洋，以及研究生羅詒紅、張崗、任志飛、魏章超和寇澤眾等做了大量輔助性工作，在此深表感謝！
由于作者水平所限，書中難免有不足之處，誠(chéng)懇歡迎同行和讀者對(duì)發(fā)現(xiàn)的疏漏和不妥給予指教。
著者
張超，1981年生，中共黨員，天津大學(xué)博士，長(zhǎng)期從事液化天然氣（LNG）領(lǐng)域科技工作，最年輕的中國(guó)海油集團(tuán)公司技術(shù)專家，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。中國(guó)LNG行業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍人物與知名專家，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功攻克了LNG儲(chǔ)罐、天然氣液化、LNG接收站等中國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)瓶頸，首創(chuàng)了具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型LNG全容儲(chǔ)罐技術(shù)，建成全球最大罐容27萬(wàn)立方米 LNG儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)LNG全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)突破，引領(lǐng)中國(guó)LNG技術(shù)躋身國(guó)際前列，加深傳統(tǒng)能源技術(shù)與新能源產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，構(gòu)建"天然氣 "技術(shù)體系，為我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工業(yè)建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)。承擔(dān)和參與國(guó)家及省部級(jí)等科技攻關(guān)項(xiàng)目90項(xiàng)，技術(shù)成果轉(zhuǎn)化效益超200億，主持和參編國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9部，代表性論文48篇、專利授權(quán)101項(xiàng)，獲省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)19項(xiàng)，出版專著7部。被評(píng)為全國(guó)石油石化系統(tǒng)創(chuàng)新先進(jìn)人物、中國(guó)海油十大科技人物。
1 緒論 001
1.1 引言 002
1.2 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及體系 002
1.2.1 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)研究概述 002
1.2.2 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)體系及組成 004
1.3 大型LNG儲(chǔ)罐多重耦合作用研究現(xiàn)狀 009
1.3.1 樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用研究現(xiàn)狀 009
1.3.2 土-儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)相互作用研究現(xiàn)狀 012
1.3.3 LNG儲(chǔ)罐-儲(chǔ)液流固耦合作用研究現(xiàn)狀 013
1.3.4 本章小結(jié) 016
參考文獻(xiàn) 016
2 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震及減隔震理論和研究方法 019
2.1 地震災(zāi)害對(duì)LNG儲(chǔ)罐的影響 020
2.2 LNG儲(chǔ)罐抗震研究的必要性 020
2.2.1 LNG儲(chǔ)罐地震震害后的破壞形式 021
2.2.2 LNG儲(chǔ)罐抗震研究現(xiàn)狀 022
2.3 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震及減隔震理論 024
2.3.1 概述 024
2.3.2 剛性地基LNG全容罐抗震設(shè)計(jì)基本理論 024
2.3.3 剛性地基LNG全容罐減隔震設(shè)計(jì)基本理論 026
2.4 試驗(yàn)方法 028
2.4.1 概述 028
2.4.2 模型設(shè)計(jì)及施工 028
2.4.3 制定試驗(yàn)方案 032
2.4.4 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作 033
2.4.5 數(shù)據(jù)處理與分析 035
2.5 數(shù)值分析法 035
2.6 簡(jiǎn)化計(jì)算方法 037
2.6.1 剛性壁簡(jiǎn)化計(jì)算方法 037
2.6.2 柔性壁簡(jiǎn)化模型Veletsos簡(jiǎn)化方法 041
2.6.3 考慮穹頂作用的儲(chǔ)罐簡(jiǎn)化模型 046
2.6.4 土-結(jié)構(gòu)相互作用的儲(chǔ)罐簡(jiǎn)化模型 049
2.7 本章小結(jié) 053
參考文獻(xiàn) 053
3 液固耦合作用參數(shù)化分析 055
3.1 引言 056
3.2 不考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用簡(jiǎn)化模型的參數(shù)化分析 056
3.2.1 儲(chǔ)液含量的影響 056
3.2.2 高階振型的影響 058
3.2.3 穹頂?shù)挠绊?062
3.3 考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用簡(jiǎn)化模型的參數(shù)化分析 064
3.3.1 儲(chǔ)罐變形的影響 064
3.3.2 儲(chǔ)液含量的影響 066
3.3.3 剪切波速的影響 068
3.4 場(chǎng)地類型的影響 070
3.5 小結(jié) 071
參考文獻(xiàn) 072
4 LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法 073
4.1 引言 074
4.2 多介質(zhì)耦合模型試驗(yàn)體系相似系數(shù)設(shè)計(jì) 074
4.3 振動(dòng)臺(tái)模型土箱 077
4.3.1 剛性模型土箱 077
4.3.2 柔性模型土箱 077
4.3.3 層狀剪切變形箱 078
4.4 模型地基和模型結(jié)構(gòu)制作 080
4.4.1 模型地基制作 082
4.4.2 模型結(jié)構(gòu)制作 082
4.4.3 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng) 082
4.4.4 非接觸性靜、動(dòng)態(tài)位移測(cè)試 086
4.4.5 光纖布拉格（Bragg）光柵應(yīng)變測(cè)試 088
4.5 本章小結(jié) 090
參考文獻(xiàn) 090
5 地下LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究 091
5.1 研究目的與研究?jī)?nèi)容 092
5.2 全地下LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 092
5.2.1 相似系數(shù)計(jì)算 092
5.2.2 模型制作 093
5.2.3 測(cè)量方案 095
5.2.4 加載方案 097
5.3 全地下LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)試驗(yàn)分析 099
5.3.1 試驗(yàn)現(xiàn)象 099
5.3.2 自振特性分析 099
5.3.3 罐體的加速度放大效應(yīng) 100
5.3.4 土體的加速度放大效應(yīng) 103
5.3.5 地基土對(duì)不同地震動(dòng)的濾波效應(yīng) 106
5.3.6 土-全地下LNG儲(chǔ)罐流固耦合效應(yīng) 113
5.4 本章小結(jié) 115
6 超大容積LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究 117
6.1 研究概述 118
6.1.1 研究結(jié)構(gòu) 118
6.1.2 研究目標(biāo)與內(nèi)容 120
6.2 超大容積LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 120
6.2.1 相似系數(shù)計(jì)算 120
6.2.2 模型制作 123
6.2.3 測(cè)量方案 124
6.2.4 加載方案 128
6.3 超大容積LNG儲(chǔ)罐振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)分析 133
6.3.1 空罐狀態(tài)試驗(yàn) 133
6.3.2 半罐狀態(tài)試驗(yàn) 138
6.3.3 滿罐狀態(tài)試驗(yàn) 143
6.4 本章小結(jié) 148
參考文獻(xiàn) 148
7 超大容積LNG儲(chǔ)罐減隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究 149
7.1 研究概述 150
7.2 超大容積LNG儲(chǔ)罐減隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 151
7.2.1 相似系數(shù)計(jì)算 151
7.2.2 模型制作 151
7.2.3 減隔震支座參數(shù)設(shè)計(jì) 153
7.2.4 測(cè)量方案 156
7.2.5 加載方案 161
7.3 超大容積LNG儲(chǔ)罐減隔震結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)分析 166
7.3.1 空罐狀態(tài)試驗(yàn) 166
7.3.2 半罐狀態(tài)試驗(yàn) 178
7.4 本章小結(jié) 190
8 LNG儲(chǔ)罐抗震數(shù)值仿真分析與工程應(yīng)用 191
8.1 概述 192
8.2 超大容積LNG儲(chǔ)罐抗震數(shù)值仿真分析與工程應(yīng)用 192
8.2.1 有限元模型建立 192
8.2.2 數(shù)值仿真分析 195
8.2.3 工程實(shí)踐與應(yīng)用 204
8.3 超大容積LNG儲(chǔ)罐減隔震數(shù)值仿真分析與工程應(yīng)用 206
8.3.1 有限元模型建立 206
8.3.2 地震工況數(shù)值仿真 206
8.3.3 數(shù)值仿真分析 218
8.4 本章小結(jié) 219
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