立式玻璃鋼鹽酸罐基底隔震的基本理論簡介

  立式玻璃鋼鹽酸罐基底隔震的基本理論簡介
  鑒于目前玻璃鋼鹽酸罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基礎上進行的。本文以鹽酸罐基底隔震為基礎,從鹽酸罐的晃動、剛性運動、液固耦聯彈性運動出發,根據鹽酸罐結構所滿足的速度勢和邊界條件,選擇合理的勢函數,研究鹽酸罐動水壓力、波高、基底剪力和彎矩的動響應理論表達。利用相同激勵下原型罐和等效力學模型罐基底剪力和彎矩等效原則,求出鹽酸罐分析力學模型的等效質量及相對質心高度,建立了隔震三質點控制體系簡化分析的力學模型,給出了鹽酸罐抗震設計參數波高、基底剪力和彎矩簡化分析表達。由Harmilton原理出發,考慮晃動和罐——液耦聯振動周期相差較大,將兩者作為不耦聯運動,建立了隔震體系的運動方程。并對2×104m3和15×104m3鹽酸罐隔震和非隔震地震響應進行了時程分析研究,結果表明,基底隔震體系起到了很好的隔震效應。
  立式玻璃鋼鹽酸罐為液固耦合體系,壁薄、體積大、基礎浮放,其地震反應機理復雜,有些問題尚未研究清楚,各國的設計規范也不統一,考慮問題的出發點不一致。鑒于此,國內外學者自上世紀90年代以來,引申土木工程結構控制的思想,從減少其動響應、避免出現復雜動響應角度出發,開始致力于大型立式鹽酸罐的地震響應控制研究。由于其結構的特殊性,難于實施主動控制,研究者多以被動控制為切入點。
  對于玻璃鋼鹽酸罐的被動控制研究,Chalhoub等對采用基底隔震結構的儲液罐進行了振動臺試驗,并與非隔震結構進行了對比,證明了采用隔震裝置的鹽酸罐,其動水壓力隨著液面的緩慢上升而顯著降低。梁波等對柔性儲液罐采用鉛芯橡膠支座作為隔震裝置進行了地震反應分析研究,證實了隔震裝置能夠有效降低鹽酸罐的地震響應。Zayas等用摩擦擺動支座進行鹽酸罐的地震隔離。Malh-otra基底板采用水平彈性橡膠支座,施加單向地面運動,對圓柱儲液罐進行了地震響應研究。Malhotra采用周邊附加扭轉梁鋼阻尼器的方法實現耗能減震。Wang等采用摩擦擺動系統(FPS)在單向激勵下,對儲液罐進行了地震響應探究,發現隔震系統能夠有效降低地震相應。2002-2004年一些專家考慮液休、結構以及土壤的相互作用,采用有限元和邊界元耦合的方法,將地基假定為空間無限體,劉一采用墓底隔震結構的儲液罐進行了地震動響應分析研究。
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