[發明專利]一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110287107.9
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113155621A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 席治國;高晉;劉建武;陳國龍;周雙艷;王建;時米波;王霞;高世國;張家濤;許寧;黃雁霞;楊力;張千昌;徐輝
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化石油工程設計有限公司
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/06;G01B7/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張天一

1.一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：包括實驗模型、加載機構、監測機構和數據采集機構；所述實驗模型呈拱形，且實驗模型的主體為單層肋環型球面網殼結構；所述加載機構用于對所述實驗模型上的加載點進行加載；在所述加載點處設置有所述監測機構，監測機構用于對加載點的力學狀態、位移狀態及應變狀態進行監測；所述監測機構與所述數據采集機構電信號連接。

2.根據權利要求1所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述實驗模型包括主徑肋、次徑肋、環桿和加強肋，單層肋環型球面網殼結構的實驗模型的網殼呈對稱結構，主徑肋和次徑肋二者沿網殼的徑向平均分布并在球頂相交；環桿及加強肋呈現沿網殼圓周方向的環向分布，且環桿及加強肋與主徑肋和次徑肋組成剛性互交體系。

3.根據權利要求2所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述實驗模型還包括周邊支撐，所述周邊支撐由最外圍次徑肋焊接的方鋼以及在最外圈次徑肋的居中位置環向布置的方鋼構成，所述周邊支撐用于對框架模型施加有效的全約束。

4.根據權利要求2所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述環桿、主徑肋、次徑肋和加強肋連接形成從拱頂至下部由大到小的多個單元網格，且每個節點僅有兩根桿件交匯；所述加載點的位置為主徑肋或次徑肋與環桿或加強肋相交構成的剛性互交體系的節點的上表面。

5.根據權利要求1所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述加載機構包括液壓加載器、液壓承力架、管路系統及液壓操縱臺，所述液壓加載器用于對加載點施加載荷，所述液壓承力架用于承受液壓加載器對實驗模型加載時產生的平衡力系；所述管路系統用于將所述液壓加載器和液壓承力架與液壓操縱臺相連以實現液壓加載；所述液壓操縱臺用于控制現場輸出設備的狀態并進行自動控制加載。

6.根據權利要求1所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述監測機構包括電阻應變片、應變儀和溫度補償片，所述電阻應變片布置在所述加載點處，所述電阻應變片與應變儀電信號連接；所述溫度補償片采用補償塊補償法基于電橋特性設置，且所述溫度補償片與應變儀相連并用于消除溫度變化對電阻應變片所產生的影響。

7.根據權利要求6所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述監測機構還包括位移傳感器和拉力傳感器，所述拉力傳感器布置在所述加載點的下方，同時，所述加載點的下方還固定有所述位移傳感器，所述位移傳感器與地面之間留有間距；所述位移傳感器和拉力傳感器均與所述數據采集機構電信號連接。

8.根據權利要求7所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于：所述數據采集機構包括有數據采集卡和數據采集處理系統，所述位移傳感器和拉力傳感器與所述數據采集卡通過電信號連接，所述數據采集卡與數據采集處理系統電聯接。

9.一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗方法，應用于權利要求1-8中任一項所述的LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：根據實驗需要選定加載點的數量和位置，并在加載點處粘貼電阻應變片；

第二步：對實驗裝置及儀器進行正確的連線和焊接，并利用萬用電表儀器及時進行檢測，確保實驗儀器及線路準確可用；

第三步：利用加載機構進行預載實驗，并循環兩次，而后卸載，檢查裝置的可靠性，消除節點和結合部位的間隙，使結構進入正常工作狀態；

第四步：采用分級等量的荷載方式并利用液壓加載器進行加載，先施加初載，初載施加完畢后將儀器調零并同時記錄應變儀、位移傳感器和拉力傳感器的數據作為初讀數；

第五步：分級加載，每加一級載荷后需要穩載5分鐘，然后讀取各參數數據；

第六步：為避免實驗的偶然性誤差，需進行至少兩次的加載循環；

第七步：讀取數據采集機構實驗數據，對獲取的數據進行分析和處理。