本書結(jié)合液化天然氣（LNG）儲罐結(jié)構(gòu)建設(shè)及運行過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，地上儲罐、半地下儲罐和全地下儲罐的抗震與減隔震理論、試驗和工程應(yīng)用。首先介紹了LNG儲罐的結(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30萬立方米級LNG儲罐振動臺試驗及理論、地下LNG儲罐振動臺試驗及理論和LNG儲罐減隔震結(jié)構(gòu)振動臺試驗及理論；最后，介紹了大型LNG儲罐的數(shù)值仿真技術(shù)及工程應(yīng)用。本書可供液化天然氣儲罐領(lǐng)域工程設(shè)計和研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
隨著我國碳達(dá)峰、碳中和計劃實施，作為清潔能源的液化天然氣（LNG）已成為我國重點支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，國際能源署（IEA）預(yù)測：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LNG屬于易燃易爆物品，地震作用下LNG儲罐破壞將會帶來巨大的經(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)心的重要問題。目前，我國尚沒有大型LNG儲罐方面的抗震規(guī)范,部分設(shè)計采用或借鑒歐洲和美國的規(guī)范。LNG儲罐結(jié)構(gòu)體系由土、樁、隔震支座、儲罐、儲液及輸送管線等構(gòu)成，地震作用下不同部分間的相互作用規(guī)律復(fù)雜，也是近年來國內(nèi)外學(xué)者重點關(guān)注的領(lǐng)域。
本書匯總了作者在超大容積LNG儲罐和地下LNG儲罐方面的試驗、理論和工程實踐等方面的研究成果。重點介紹了土-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，地上儲罐、半地下儲罐和全地下儲罐的地震響應(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儲罐的地震災(zāi)害及抗震研究的必要性、LNG儲罐結(jié)構(gòu)抗震及減隔震理論和試驗方法、數(shù)值分析方法和簡化分析方法等；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，同時分析了場地類型的影響；第4章介紹了LNG儲罐結(jié)構(gòu)的振動臺試驗方法，包含多質(zhì)點耦合模型試驗體系相似比設(shè)計、振動臺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儲罐結(jié)構(gòu)抗震振動臺試驗研究，包含地下LNG儲罐振動臺試驗設(shè)計及分析等。第6章介紹了超大容積LNG儲罐結(jié)構(gòu)抗震振動臺試驗研究，主要包括空罐、滿罐和半罐狀態(tài)下LNG儲罐結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；第7章介紹了超大容積LNG儲罐減隔震結(jié)構(gòu)振動臺試驗研究，重點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罐領(lǐng)域工程設(shè)計和研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
在本書撰寫過程中，王濤研究員給予了指導(dǎo)并提出了寶貴的修改意見，技術(shù)專家揚帆、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，誠懇歡迎同行和讀者對發(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，長期從事液化天然氣（LNG）領(lǐng)域科技工作，最年輕的中國海油集團(tuán)公司技術(shù)專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼。中國LNG行業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍人物與知名專家，帶領(lǐng)團(tuán)隊成功攻克了LNG儲罐、天然氣液化、LNG接收站等中國LNG產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)瓶頸，首創(chuàng)了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型LNG全容儲罐技術(shù)，建成全球最大罐容27萬立方米 LNG儲罐，實現(xiàn)LNG全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)突破，引領(lǐng)中國LNG技術(shù)躋身國際前列，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)和參與國家及省部級等科技攻關(guān)項目90項，技術(shù)成果轉(zhuǎn)化效益超200億，主持和參編國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9部，代表性論文48篇、專利授權(quán)101項，獲省部級獎項19項，出版專著7部。被評為全國石油石化系統(tǒng)創(chuàng)新先進(jìn)人物、中國海油十大科技人物。
1 緒論 001
1.1 引言 002
1.2 LNG儲罐結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及體系 002
1.2.1 LNG儲罐結(jié)構(gòu)研究概述 002
1.2.2 LNG儲罐結(jié)構(gòu)體系及組成 004
1.3 大型LNG儲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-儲罐結(jié)構(gòu)相互作用研究現(xiàn)狀 012
1.3.3 LNG儲罐-儲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LNG儲罐的影響 020
2.2 LNG儲罐抗震研究的必要性 020
2.2.1 LNG儲罐地震震害后的破壞形式 021
2.2.2 LNG儲罐抗震研究現(xiàn)狀 022
2.3 LNG儲罐結(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)計基本理論 024
2.3.3 剛性地基LNG全容罐減隔震設(shè)計基本理論 026
2.4 試驗方法 028
2.4.1 概述 028
2.4.2 模型設(shè)計及施工 028
2.4.3 制定試驗方案 032
2.4.4 試驗準(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 簡化計算方法 037
2.6.1 剛性壁簡化計算方法 037
2.6.2 柔性壁簡化模型Veletsos簡化方法 041
2.6.3 考慮穹頂作用的儲罐簡化模型 046
2.6.4 土-結(jié)構(gòu)相互作用的儲罐簡化模型 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)相互作用簡化模型的參數(shù)化分析 056
3.2.1 儲液含量的影響 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)相互作用簡化模型的參數(shù)化分析 064
3.3.1 儲罐變形的影響 064
3.3.2 儲液含量的影響 066
3.3.3 剪切波速的影響 068
3.4 場地類型的影響 070
3.5 小結(jié) 071
參考文獻(xiàn) 072
4 LNG儲罐結(jié)構(gòu)振動臺試驗方法 073
4.1 引言 074
4.2 多介質(zhì)耦合模型試驗體系相似系數(shù)設(shè)計 074
4.3 振動臺模型土箱 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 動態(tài)信號采集系統(tǒng) 082
4.4.4 非接觸性靜、動態(tài)位移測試 086
4.4.5 光纖布拉格（Bragg）光柵應(yīng)變測試 088
4.5 本章小結(jié) 090
參考文獻(xiàn) 090
5 地下LNG儲罐結(jié)構(gòu)抗震振動臺試驗研究 091
5.1 研究目的與研究內(nèi)容 092
5.2 全地下LNG儲罐振動臺試驗設(shè)計 092
5.2.1 相似系數(shù)計算 092
5.2.2 模型制作 093
5.2.3 測量方案 095
5.2.4 加載方案 097
5.3 全地下LNG儲罐振動試驗分析 099
5.3.1 試驗現(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 地基土對不同地震動的濾波效應(yīng) 106
5.3.6 土-全地下LNG儲罐流固耦合效應(yīng) 113
5.4 本章小結(jié) 115
6 超大容積LNG儲罐結(jié)構(gòu)抗震振動臺試驗研究 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儲罐振動臺試驗設(shè)計 120
6.2.1 相似系數(shù)計算 120
6.2.2 模型制作 123
6.2.3 測量方案 124
6.2.4 加載方案 128
6.3 超大容積LNG儲罐振動臺試驗分析 133
6.3.1 空罐狀態(tài)試驗 133
6.3.2 半罐狀態(tài)試驗 138
6.3.3 滿罐狀態(tài)試驗 143
6.4 本章小結(jié) 148
參考文獻(xiàn) 148
7 超大容積LNG儲罐減隔震結(jié)構(gòu)振動臺試驗研究 149
7.1 研究概述 150
7.2 超大容積LNG儲罐減隔震結(jié)構(gòu)振動臺試驗設(shè)計 151
7.2.1 相似系數(shù)計算 151
7.2.2 模型制作 151
7.2.3 減隔震支座參數(shù)設(shè)計 153
7.2.4 測量方案 156
7.2.5 加載方案 161
7.3 超大容積LNG儲罐減隔震結(jié)構(gòu)振動臺試驗分析 166
7.3.1 空罐狀態(tài)試驗 166
7.3.2 半罐狀態(tài)試驗 178
7.4 本章小結(jié) 190
8 LNG儲罐抗震數(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 工程實踐與應(yīng)用 204
8.3 超大容積LNG儲罐減隔震數(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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