[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

本發明公開一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置及方法，包括實驗模型、加載機構、監測機構和數據采集機構；實驗模型呈拱形，且實驗結構的主體為單層肋環型球面網殼結構；加載機構用于對實驗模型上的加載點進行加載；在加載點處設置有監測機構，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；監測機構與數據采集機構電信號連接。可對實驗環境下大跨度穹頂，在內外部載荷作用下(如混凝土澆筑)的穩定性變化進行連續性動態監測，以有效測試大跨度穹頂的整體承載力及穩定性，幫助解決超大型儲罐穹頂設計技術困難。

技術領域

本發明涉及特大型LNG儲罐設計技術領域，特別是涉及一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置及方法。

背景技術

LNG儲罐肩負著存儲LNG的重要作用，其安全運行對整個LNG產業鏈的順暢都具有舉足輕重的作用。近年來，因天然氣的需求量不斷提高，天然氣得到了大幅度的開發和利用，LNG儲罐也向大儲量的方向發展。與常規的儲罐相比，超大型LNG儲罐穹頂重量增加，面積增加幾千平方米，且存在跨度大、罐體直徑長且水平剛度低、儲罐結構自振模態振型復雜、澆筑困難等多個技術難點，獨立掌握超大型LNG儲罐穹頂設計和建造技術已經迫在眉睫，這對推動我國國民經濟的發展具有重大的戰略意義和經濟意義。

22x10⁴m³LNG儲罐是國內目前在建單罐容量最大的LNG儲罐，國內只有少數幾家設計或科研單位掌握全套設計技術，并且目前缺乏針對LNG儲罐大跨度穹頂穩定性的實驗研究。為滿足國內對開展儲罐穹頂設計工作的數據和理論支撐要求，提供一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置及方法，對揭示大跨度穹頂在內外載荷作用下(如混凝土澆筑)穩定性的變化規律及破壞機理具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置及方法，以解決上述現有技術存在的問題，能夠有效監測大跨度穹頂的整體承載力及穩定性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種LNG儲罐穹頂大跨度穩定性實驗裝置，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，且實驗結構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，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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，進行自動控制加載。

優選地，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。