專利名稱：預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法及結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于石油化工儲油設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種新的預(yù)防大型石油儲罐罐底象足屈曲的方法及結(jié)構(gòu)，旨在提高油罐抵抗象足屈曲的能力。
背景技術(shù)：
大型石油儲罐是石油化工行業(yè)、石油儲備基地的關(guān)鍵設(shè)備，高液壓及軸向壓力共同作用導(dǎo)致的“象足屈曲”是其典型的破壞形式。象足屈曲的直接危害是造成油品外泄，污染環(huán)境，危害生態(tài)平衡，弓I發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。由于理論體系的不完善，直至今日，按現(xiàn)行規(guī)范標準設(shè)計的大型油罐依然時常在地震中被破壞。
傳統(tǒng)的提高大型油罐象足屈曲臨界載荷的方法包括增加罐體壁板和邊緣板的厚度；用錨固螺栓把油罐錨固在基礎(chǔ)上；改變油罐的高徑比，即增大油罐的直徑減小油罐的高度。但是這些方法都會大幅增加建造成本，使經(jīng)濟性降低，可行性不高。
因此，石油化工行業(yè)需要一種新的簡便經(jīng)濟的方法來預(yù)防石油儲罐的象足屈曲。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法及結(jié)構(gòu)。該方法及結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容是在大型石油儲罐底部危險位置設(shè)置輕質(zhì)加強圈，以增加儲罐抵抗象足屈曲的能力。最關(guān)鍵的問題是如何選擇加強圈安裝高度與橫截面積的最優(yōu)組合。
為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是
提供一種預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法，是在罐壁最底部的第一圈壁板中間位置的外側(cè)固定安裝一個加強圈；其步驟為
(1)根據(jù)第一圈壁板高度及接管布置情況選擇一個合適的安裝高度hs，加強圈的安裝位置應(yīng)避開接管；
(2)由安裝高度hs確定加強圈的橫截面積As，并根據(jù)已知的罐壁數(shù)據(jù)進行加強圈的制作；


線·
權(quán)利要求
1. 一種預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法，其特征在于，是在罐壁最底部的第一圈壁板中間位置的外側(cè)固定安裝一個加強圈；其步驟為(1)根據(jù)第一圈壁板高度及接管布置情況選擇一個合適的安裝高度hs，加強圈的安裝位置應(yīng)避開接管；(2)由安裝高度hs確定加強圈的橫截面積As，并根據(jù)已知的罐壁數(shù)據(jù)進行加強圈的制作；(3)將加強圈固定于安裝高度hs處的第一圈壁板外側(cè)；所述步驟O)中，加強圈的橫截面積As是通過下述方式確定的加強圈的安裝高度hs確定后，根據(jù)下述的三組公式得到油罐罐壁的徑向位移曲線O 77O 77W1 = e_F'Xi [-Q^1 cos F1X1 - F1M q (cos F1X1 - sin F1X1 )] + ^ e~F' (lrX') K,K1[Q1 cos F1 (I1 -Xi)- F1M1 (cos F1 (I1 -Xi)- sin F1 (I1 - X1))] ++ vN-'K1RK1._Pρ 1VrAr1W1 =(Cn CosF1X1 +C21 sinF1XlJe' A +(C31 cosi^x, +C41 sin^x1 )e Λ +—pg(H0 -hs -x,)+-^-^-_FF 1vN λw0 =(C10 CosFlX0 +C20 sin^x0)e" Λ +(C30 Cos^x0 +C40 sin^x0)e Λ +—pg(H0上述公式中，各代號的含義及計量單位為e為自然對數(shù)的底；F = J^Fi為第i圈V4Z)Ft罐壁板彎曲半波長的倒數(shù)，F(xiàn)1為第1圈罐壁板彎曲半波長的倒數(shù)# = &，&為第i圈壁板K的彈性系數(shù)，K1為第一圈壁板的彈性系數(shù)；E為材料彈性模量；t為罐壁板厚度；R為油罐內(nèi) Et3e -,D=—~》i#ws，g》s力;to^is ’Wi為第— V )i圈罐壁板上任一點徑向位移,W1為第1層罐壁板加強圈以上部分任一點徑向位移，W。為第 1圈罐壁板加強圈以下部分任一點徑向位移；Xi為第i圈壁板上任一點距第i-Ι圈壁板與第 i圈壁板連接處的距離，X1為第1圈壁板加強圈以上部分任一點距加強圈的距離，X0為第1 圈壁板加強圈以下部分任一點距底板的距離；Qh為第-Ii圈壁板與第i圈壁板連接處的剪力，Qi為第i圈壁板與第i+Ι圈壁板連接處的剪力；Mp1為第i-Ι圈壁板與第i圈壁板連接處的彎矩，Mi為第i圈壁板與第i+Ι圈壁板連接處的彎矩山為第i圈壁板的高度；Hp1為第i_l圈壁板與第i圈壁板連接處與液面間的距離，H0為第1圈壁板與第2圈壁板連接處與液面間的距離；Nxi為第i圈壁板任一點所受軸壓Axl為第1圈壁板任一點所受軸壓；C11, C21，C31，C41，C10, C20, C30, C40為邊界條件系數(shù)，需要根據(jù)壁板兩端的邊界條件確定；對于不同的加強圈橫截面積能夠得到不同的油罐罐壁徑向位移曲線，取其中曲率變化最小的一條曲線，該曲線對應(yīng)的橫截面積即為對應(yīng)已知安裝高度、的最優(yōu)橫截面積As。
2.一種預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的結(jié)構(gòu)，包括在罐壁最底部的第一圈壁板，其特征在于，在第一圈壁板中間位置的外側(cè)固定安裝一個加強圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強圈的安裝位置避開接管，具體的安裝高度hs根據(jù)第一圈壁板高度及接管布置情況確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加強圈的厚度是無關(guān)變量，加強圈的橫截面積As由安裝高度hs確定，具體為加強圈的安裝高度hs確定后，根據(jù)下述的三組公式得到油罐罐壁的徑向位移曲線
全文摘要
本發(fā)明涉及儲油設(shè)備，旨在提供一種預(yù)防大型石油儲罐象足屈曲的方法及結(jié)構(gòu)。該方法是在罐壁最底部的第一圈壁板中間位置的外側(cè)固定安裝一個加強圈；對于不同的加強圈橫截面積能夠得到不同的油罐罐壁徑向位移曲線，取其中曲率變化最小的一條曲線，該曲線對應(yīng)的橫截面積即為對應(yīng)已知安裝高度的最優(yōu)橫截面積。本發(fā)明與傳統(tǒng)的通過增加壁厚來提高大型儲罐抵抗象足屈曲能力的方法相比，可以大幅度節(jié)省材料，操作容易，可行性較高。
文檔編號B65D90/02GK102514849SQ20111044022
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月25日
發(fā)明者余雛麟, 曹國偉, 楊立才, 郭文菁, 陳志平 申請人:浙江大學(xué)