Lng儲液罐隔震層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種LNG儲液罐隔震層，以適應(yīng)LNG儲液罐下部需要通風散除冷氣的高樁基礎(chǔ)隔震，包括多片反力墻、多個滑移支座、多個疊層橡膠支座以及多個黏滯阻尼器，滑移支座分別與儲液罐的罐體底板下底面和樁基的頂面固定連接，疊層橡膠支座分別與罐體底板下底面和反力墻的頂面固定連接，黏滯阻尼器的兩端分別通過球鉸支座鉸接于罐體底板下表面和反力墻的立面上；該LNG儲液罐隔震層對地震造成儲液罐較大的水平變位和豎向振動均具有很好的適應(yīng)性，能夠大幅度降低罐體的地震響應(yīng)和儲液的脈沖壓力、對流作用和晃動波高，從而可以減輕儲液罐中儲液量的變化對最終隔震效果的影響，能夠很好地抵抗震級大小不確定的未來地震。
【專利說明】LNG儲液罐隔震層【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程基礎(chǔ)隔震領(lǐng)域，涉及一種儲液罐隔震層。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(liquefiednatural gas,簡稱LNG)是一種無毒、無污染的優(yōu)質(zhì)高效能源。為了滿足我國的能源需求和實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，目前正在建設(shè)具有大型容量或超大型容量的液化天然氣儲罐。這種工程起到了利國利民的作用，屬于城市生命線工程。然而，一旦發(fā)生地震，這種液化天然氣儲罐容易發(fā)生破損，導(dǎo)致罐內(nèi)儲存的天然氣外泄，這將可能造成非常嚴重的災(zāi)害后果，例如發(fā)生爆炸、引發(fā)大火、產(chǎn)生沖擊波等，從而對城市安全構(gòu)成了嚴重的威脅。因此，在設(shè)計時應(yīng)按照操作基本地震(operating basis earthquake,簡稱0BE)進行設(shè)計，并按照安全停堆地震(safe shutdown earthquake,簡稱SSE)進行應(yīng)力極限校核，使得液化天然氣儲罐的地震安全性遠遠高于一般建筑結(jié)構(gòu)物的地震安全性，基本保證其與核電站的地震安全性相當。
[0003]另外，液化天然氣儲罐由于占地面積大等工藝要求，常采用均勻、對稱的高樁基礎(chǔ)形式來滿足儲罐底部散熱及改善地基基礎(chǔ)特性。由于高樁基礎(chǔ)形式的承臺底位于地面以上，部分樁體裸露于土體外，缺少土的彈性抗力作用，樁身內(nèi)力和位移較大，穩(wěn)定性較差，故常常是儲罐的抗震薄弱環(huán)節(jié)。因為加大樁截面的抗震設(shè)計方法顯然不是最佳的選擇，所以傳統(tǒng)的隔震技術(shù)在高樁頂部和儲罐罐體的底板之間設(shè)置了疊層橡膠支座。但是，由于儲罐的儲液量是動態(tài)變化的，當儲液量變化時，儲罐的振動周期也會發(fā)生變化，僅使用疊層橡膠支座隔震起不到理想的隔震效果。進一步地，當遇到超過設(shè)計的罕遇地震時，隔震層的較大水平變位可能超出疊層橡膠支座的極限變位，從而造成疊層橡膠支座的損壞并喪失隔震效果O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種既能適應(yīng)儲液罐中儲液量的不斷變化，又能在較寬范圍內(nèi)適應(yīng)震級大小不確定的未來地震的LNG儲液罐隔震層。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]一種LNG儲液罐隔震層，包括:多片反力墻、多個分別與儲液罐的罐體底板下底面和樁基的頂面固定連接的滑移支座、多個分別與罐體底板的下底面和反力墻的頂面固定連接的疊層橡膠支座以及多根黏滯阻尼器，黏滯阻尼器的一端通過球鉸支座鉸接在反力墻的立面上，黏滯阻尼器的另一端通過球鉸支座鉸接在罐體底板的下底面上。
[0007]上述黏滯阻尼器的長軸與罐體底板的下底面的夾角為15°~20°。每個黏滯阻尼器的長軸在罐體底板的垂直投影線均經(jīng)過罐體底板的垂直投影中心。
[0008]多片反力墻露出地面的部分排列成圓周并且在圓周的周向上延伸，多片反力墻埋入地面的部分連接成多個圓弧或一個完整的圓周。
[0009]上述滑移支座包括自上而下依次設(shè)置的滑移支座上連接板、不銹鋼面板、在不銹鋼面板上滑移的聚四氟乙烯板和帶有彈性體的下連接板，滑移支座上連接板連接到罐底板的下底面，帶有彈性體的下連接板連接到樁基的頂面。
[0010]上述疊層橡膠支座包括自上而下依次設(shè)置的橡膠支座上連接板、橡膠支座中間夾層和橡膠支座下連接板，橡膠支座上連接板連接于罐體底板的下懸支墩，橡膠支座下連接板連接于反力墻的頂面上。
[0011]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]首先，因為不銹鋼面板倒置于罐體底板的下底面，不銹鋼面板的面積可以成倍大于聚四氟乙烯板的面積，所以聚四氟乙烯板具有很大的滑移量，對LNG儲液罐隔震層的較大水平變位具有很好的適應(yīng)性；此外，滑移支座的水平剪力只取決于聚四氟乙烯板和不銹鋼面板之間的摩擦系數(shù)和儲液罐的重量，當儲液罐的慣性力超過了靜摩擦力，儲液罐就開始滑動，這樣可以大幅度降低罐體的地震響應(yīng)以及儲液的脈沖壓力。
[0013]其次，黏滯阻尼器斜撐于底板和反力墻之間，其兩端分別與二者通過鉸結(jié)連接，不僅能夠有效控制儲罐發(fā)生較大的水平變位，而且可以有效削弱儲罐的豎向振動，也有利于減小由于聚四氟乙烯板和不銹鋼面板在豎向振動時發(fā)生不連續(xù)滑移所引起的滑移支座的水平向不穩(wěn)定動力特性，從而可以保證豎向振動下的滑移支座在水平向仍能取得優(yōu)良的隔震效果。同時，黏滯阻尼器能夠有效地降低儲液的對流作用，從而降低儲液的晃動波高。
[0014]最后，反力墻獨立錨固于土體中，不與任何一種樁基連接，因此，部分水平剪力可以直接傳遞至反力墻，從而使樁基所承擔的水平剪力降低，樁基截面可以適當減小，有利于節(jié)省工程造價。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例中的LNG儲液罐隔震層的立面布置圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實施例中的LNG儲液罐隔震層的局部結(jié)構(gòu)平面布置圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實施例中的滑移支座的安裝示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實施例中的疊層橡膠支座的安裝示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實施例中的疊層橡膠支座的局部放大圖。
[0020]圖6為本發(fā)明實施例中的黏滯阻尼器的安裝示意圖。
[0021]附圖標記:
[0022]滑移支座1、疊層橡膠支座2、黏滯阻尼器3、反力墻4、罐體底板5、滑移支座上預(yù)埋板6、滑移支座上連接板7、不銹鋼面板8、聚四氟乙烯板9、帶有彈性體的下連接板10、滑移支座下預(yù)埋板11、樁基12、下懸支墩13、支墩底預(yù)埋板14、橡膠支座上連接板15、橡膠支座下連接板16、反力墻頂預(yù)埋板17、球鉸支座18、儲液罐19、罐體20、LNG儲液罐隔震層21、地面22、第一類樁基23、第二類樁基24、第三類樁基25、第四類樁基26、滑移支座上預(yù)埋螺栓件27、滑移支座下預(yù)埋螺栓件28、橡膠支座中間夾層29、橡膠支座上預(yù)埋螺栓件30、橡膠支座下預(yù)埋螺栓件31、虛線32。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0024]實施例[0025]本實施例提供了一種LNG儲液罐隔震層，用于對儲存LNG的大型儲液罐提供隔震支承。
[0026]如圖1、圖2和圖3所示，該LNG儲液罐隔震層21設(shè)置在用于支承LNG儲液罐19罐體20的罐體底板5下方，包括多片反力墻4、多個滑移支座1、多個疊層橡膠支座2和多個黏滯阻尼器3。罐體底板5的外形為圓形。
[0027]如圖1、圖2和圖3所示，樁基12位于罐體底板5的下方，包括第一類樁基23、第二類樁基24，第三類樁基25和第四類樁基26。多個第一類樁基23在地面22上按照形成圓周的趨勢排列成第一圓周，形成內(nèi)環(huán)群樁。多個第二類樁基24在地面22上也按照形成圓周的趨勢排列成第三圓周，形成中環(huán)群樁。多個第三類樁基25在地面22上同樣也按照形成圓周的趨勢排列成第四圓周，形成外環(huán)群樁。多個第四類樁基26在第一圓周所圍成區(qū)域的內(nèi)部均勻排列。
[0028]如圖3所示，滑移支座I包括自上而下依次設(shè)置的滑移支座上連接板7、不銹鋼面板8、能夠在不銹鋼面板8上滑移的聚四氟乙烯板9和帶有彈性體的下連接板10。
[0029]滑移支座上連接板7通過滑移支座上預(yù)埋板6錨固到罐體底板5的下底面上，具體地，滑移支座上預(yù)埋螺栓件27由下至上依次貫穿不銹鋼面板8、滑移支座上連接板7和滑移支座上預(yù)埋板6將三者固定到罐體底板5的下底面上。
[0030]聚四氟乙烯板9鑲嵌于帶有彈性體的下連接板10的彈性體之上。彈性體由橡膠材料制作，因此也可稱其為橡膠體。帶有彈性體的下連接板10通過滑移支座下預(yù)埋板11錨固到第一類樁基23、第二類樁基24、第三類樁基25和第四類樁基26中任一樁基12的頂面上，具體地，滑移支座下預(yù)埋螺栓件28由上至下依次貫穿帶有彈性體的下連接板10和滑移支座下預(yù)埋板11將二者固定到樁基12的頂面上。下連接板10帶有彈性體后，可以使得聚四氟乙烯板9和不銹鋼面板8之間能夠均勻、平滑地接觸，從而確保隔震效果。
[0031]該滑移支座I具有以下有益效果:
[0032]首先，因為罐體底板5的面積很大，所以倒裝在罐體底板5下方的不銹鋼面板8的面積也成倍大于聚四氟乙烯板9的面積，使得聚四氟乙烯板9在不銹鋼面板8上有足夠大的滑移量，對于地震導(dǎo)致的水平位移有很大的適應(yīng)性。
[0033]其次，滑移支座I的水平剪力只取決于聚四氟乙烯板9和不銹鋼面板8之間的摩擦系數(shù)和儲液罐19的總重量，當儲液罐19的慣性力超出了聚四氟乙烯板9和不銹鋼面板8之間的靜摩擦力時，儲液罐19就開始水平滑動，這樣可以大幅度降低儲液罐19罐體20的地震響應(yīng)以及儲液罐19中儲液的脈沖壓力，使得儲液罐19的地震安全性得到明顯提高。
[0034]再者，每根樁基12與滑移支座I 一一對應(yīng)設(shè)置，多個滑移支座I共同構(gòu)成對儲液罐19罐體20的支承,使得罐體20的質(zhì)心(Centre of mass)與很多樁基作為一個整體的剛心(Centerofrigidity)接近一致,從而可以避免隔震結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形。
[0035]最后，滑移支座I緊貼罐體20的罐體底板5安裝，施工方便、養(yǎng)護簡單并且易于更換。
[0036]多片反力墻4露出地面的部分按照形成圓周的趨勢排列成第二圓周并在第二圓周的周向上延伸，從而形成中環(huán)群墻。多片反力墻4埋入地面的部分既可以連接成多個圓弧，又可以連接成一個完整的圓周。上述的第一圓周、第二圓周、第三圓周和第四圓周均以罐體底板5下底面的中心在地面22上的投影點為圓心。第一圓周的半徑rl小于第二圓周的半徑r2，第二圓周的半徑r2小于第三圓周的半徑r3，第三圓周的半徑r3小于第四圓周的半徑r4,即、rl〈r2〈r3〈r4。反力墻4通過疊層橡膠支座2與罐體底板5的下底面相連。反力墻4獨立錨固在地面22中，不與上述任何一種樁基連接，因此，部分水平剪力可以直接傳遞至反力墻4并由其來承擔，從而單個樁基所承擔的水平剪力降低，樁基截面可以適當減小，有利于節(jié)省造價。另外，樁基的截面剪力與滑移支座I中聚四氟乙烯板9和不銹鋼面板8的摩擦系數(shù)及罐體20的重量相關(guān)，在摩擦系數(shù)和罐體20的重量一定的條件下，樁基截面剪力不會隨著水平地震強度的變化而變化，所以有利于樁基截面設(shè)計方案的確定，并使其避免在大震下遭到破壞。此外，反力墻4的頂面與罐體底板5之間在立面上有一定的垂直距離，為環(huán)境空氣的流動留有足夠的通道，可以保證冷氣流出，從而避免冷量侵入土體而造成土體內(nèi)膨脹應(yīng)力的失衡。
[0037]如圖4和圖5所示，疊層橡膠支座2包括自上而下依次設(shè)置的橡膠支座上連接板
15、橡膠支座中間夾層29和橡膠支座下連接板16。橡膠支座上連接板15通過支墩底預(yù)埋板14固定到罐體底板5的下懸支墩13上，具體地，上預(yù)埋螺栓件30由下至上依次貫穿橡膠支座上連接板15和支墩底預(yù)埋板14將二者錨固到罐體底板5的下懸支墩13上。橡膠支座下連接板16通過反力墻頂預(yù)埋板17固定到反力墻4的頂面上，具體地，下預(yù)埋螺栓件31由上至下依次貫穿橡膠支座下連接板16和反力墻頂預(yù)埋板17將二者錨固到反力墻4的頂面上。
[0038]如圖6所示，黏滯阻尼器3的一端通過球鉸支座18鉸接于反力墻4的立面上并且另一端通過球鉸支座18鉸接于罐體底板5的下底面上(靠近反力墻4)。黏滯阻尼器3的長軸所在的直線(即圖6所示的虛線32)與罐體底板5的下底面δ所成的夾角α的范圍為15°≤α≤20°，優(yōu)選為20°。
[0039]如圖2所示，每個黏滯阻尼器3的長軸在罐體底板5下的垂直投影線(即圖2中所示的虛線)均經(jīng)過罐體底板5垂直投影中心O。圖2中的黑點代表疊層橡膠支座2，由于疊層橡膠支座2的數(shù)目太多會引起隔震效果的降低，所以在反力墻上相間排列。因為反力墻4獨立錨固于土體中，所以能為黏滯阻尼器3提供支座反力。黏滯阻尼器3沿長軸方向的兩端采用鉸結(jié)連接是為了適應(yīng)LNG儲液罐隔震層21自身在地震作用下可能發(fā)生的變位。
[0040]黏滯阻尼器3斜撐在反力墻4和罐體底板5之間，故其在水平方向和豎直方向都能起到減震效果。
[0041]在水平方向，黏滯阻尼器3作為位移控制裝置可以通過配備合理的阻尼比來有效控制LNG儲液罐隔震層21本身的水平變位，尤其是在軟弱場地上，LNG儲液罐隔震層21的隔震周期比在硬土場地上的要長，才能達到相同的隔震效果，故在軟弱場地上，大震下LNG儲液罐隔震層21容易發(fā)生過大水平變位，黏滯阻尼器3可以對大水平變位予以有效地控制。
[0042]在豎直方向，黏滯阻尼器3提供的附加阻尼還可以有效地削弱LNG儲液罐隔震層21的豎向振動。豎向振動的削弱同時也有利于減小滑移支座I由于不銹鋼面板8和聚四氟乙烯板9的不連續(xù)滑移所引起的水平向不穩(wěn)定動力特性，從而可以保證豎向振動下水平向的隔震效果。
[0043]另外，隔震后的儲液罐19的等效隔震周期相對接近儲液的對流周期，在此較長的周期范圍內(nèi)，黏滯阻尼器3能夠增加LNG儲液罐隔震層21本身的附加阻尼比，從而有效地降低儲液的對流作用，進而降低儲液的晃動波高。等效隔震周期指的是儲液罐19在采用本實施例提出的LNG儲液罐隔震層21后的自振周期。通常儲液的晃動周期較長，儲液罐19采用隔震設(shè)計后其自振周期也將較長，當兩者振動周期接近時，容易放大儲液的晃動波高，從而導(dǎo)致儲罐頂部構(gòu)件的破壞，增設(shè)黏滯阻尼器3后，附加阻尼的增大將有助于降低其對流作用，進而降低儲液的晃動波高。
[0044]本實施例中的LNG儲液罐隔震層21的施工步驟如下:
[0045]第一步、在內(nèi)環(huán)群樁和中環(huán)群樁之間澆筑中環(huán)(群)墻，中環(huán)(群)墻中反力墻4厚度和在土體中的埋置深度由黏滯阻尼器3出力大小確定，并且在反力墻4的頂面預(yù)埋反力墻頂預(yù)埋板17 ；
[0046]第二步、將疊層橡膠支座2通過反力墻頂預(yù)埋板17固定在反力墻4的頂部，然后將疊層橡膠支座2的橡膠支座上連接板15與預(yù)埋在下懸支墩13下底面上的支墩底預(yù)埋板14連接；
[0047]第三步、將采用定位裝置固定成整體的滑移支座I通過滑移支座下預(yù)埋板11固定于各種樁基的頂面，然后將滑移支座I的滑移支座上連接板7與罐體底板5的滑移支座上預(yù)埋板6連接；
[0048]第四步，待罐體20施工完畢后拆除定位裝置，分別在反力墻4和罐體底板5對應(yīng)位置安裝球鉸支座18，并將黏滯阻尼器3通過球鉸支座18連接于反力墻4和罐體底板5之間。
[0049]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種LNG儲液iip隔震層,其特征在于:包括:多片反力墻、多個分別與儲液iil的iil體底板下底面和樁基的頂面固定連接的滑移支座、多個分別與所述罐體底板的下底面和所述反力墻的頂面固定連接的疊層橡膠支座以及多根黏滯阻尼器，所述黏滯阻尼器的一端通過球鉸支座鉸接在所述反力墻的立面上，所述黏滯阻尼器的另一端通過球鉸支座鉸接在所述罐體底板的下底面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG儲液罐隔震層，其特征在于:所述黏滯阻尼器的長軸與所述罐體底板的下底面的夾角為15°?20°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG儲液罐隔震層，其特征在于:每個所述黏滯阻尼器的長軸在所述罐體底板的垂直投影線均經(jīng)過所述罐體底板的垂直投影中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG儲液罐隔震層，其特征在于:所述多片反力墻露出地面的部分排列成圓周并且在所述圓周的周向上延伸，所述多片反力墻埋入地面的部分連接成多段圓弧或一個完整的圓周。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG儲液罐隔震層，其特征在于:所述滑移支座包括自上而下依次設(shè)置的滑移支座上連接板、不銹鋼面板、在所述不銹鋼面板上滑移的聚四氟乙烯板和帶有彈性體的下連接板，所述滑移支座上連接板連接到所述罐底板的下底面，所述帶有彈性體的下連接板連接到樁基的頂面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG儲液罐隔震層，其特征在于:所述疊層橡膠支座包括自上而下依次設(shè)置的橡膠支座上連接板、橡膠支座中間夾層和橡膠支座下連接板，所述橡膠支座上連接板連接于所述罐體底板的下懸支墩，所述橡膠支座下連接板連接于所述反力墻的頂面上。
【文檔編號】E02D27/38GK104032766SQ201410209280
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】翁大根, 劉帥, 張瑞甫, 葛慶子 申請人:同濟大學