文档介绍：第三届中国 LNG 论坛论文编号:1240102
橡胶隔震支座力学性能及其对 LNG 储罐的隔震效果研究
宁响亮,周万红,庾光忠,桂长忍,郭红锋
(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007)
摘要:基于橡胶支座的隔震技术是提高 LNG 储罐抗震性能的措施之一,本文分别对橡胶支座的力学性能及其隔震
效果进行了试验研究和理论分析。首先,为了详细了解隔震橡胶支座的性能,进行了全方位型式试验,给出了部分
测试结果。试验研究表明,隔震橡胶支座力学性能稳定、耐久性和极限变形性能优良。其次,对 16 万 m3 大型 LNG
储罐进行建模与隔震结构的非线性动力分析。分析结果表明,采用隔震技术能明显减小 LNG 储罐的动力响应,提高
了储罐的抗震安全性。
关键词:橡胶隔震支座;型式实验;非线性动力分析;抗震
1前言
发展低碳、清洁的液化天然气产业是国家“十二五”能源发展战略的重要部分,截止到 2020 年,
已建、在建和规划的大型液化天然气(LNG)接收站达到 13 个[1]。作为储存液化天然气的关键设备
-大型 LNG 储罐,具有投资大、结构复杂、安全性要求高等特点,一旦在地震中发生破坏,容易导
致泄露、火灾、爆炸等,造成重大经济损失和灾难性后果。在地震多发区,储罐抗震安全性显得更
为重要,如,1995 年日本阪神地震以及 1999 年土耳其 Kocaeli 地震,造成了大量的储罐损坏[2]。储
罐的抗震安全问题已成为各国学者、工程师最为关注的课题之一。
精确模拟地震作用下储罐的动态响应是非常困难的,还存在一些需要解决的问题,比如储罐内
部与所储存液体的相互作用问题、竖向地震作用、液体大幅度晃动对储罐顶部的作用以及对底板的
提离问题等[3-5]。由于储罐地震效应的复杂性,以及地震或者地震烈度的不确定性,寻找一种切实可
行、安全可靠的储罐抗震技术显得尤为重要。隔震技术作为一种积极、有效的抗震策略已大量应用
于房屋建筑与桥梁结构。1997 年韩国、1999 年希腊、2000 年瑞典、2006 年中国陆续建成隔震储罐。
与房屋建筑与桥梁结构隔震相比,从技术研究到工程应用,储罐隔震技术相对落后。
本文研究内容分为两部分:1)橡胶隔震支座力学性能研究。为了保证隔震的有效性、可靠性,
需要了解隔震橡胶支座的各种性能,对此,进行了多个项点的型式实验,包括相关性能、耐久性、
以及极限性能测试,给出了部分实验结果。2)隔震效果分析。建立了 16 万 m3 隔震储罐结构的计算
模型,依据反应谱反演地震波时程进行非线性动力分析,给出了隔震前后动力响应结果。所有研究
结果可为相关设计、研究人员提供一定参考。
2 隔震橡胶支座性能研究
依据国家标准 GB 要求,制作了直径 600mm,700mm,800mm 的天然橡胶支座和铅芯
橡胶支座,进行了剪应变相关性、压力相关性、加载频率相关性、老化性能、反复加载次数相关性、
温度相关性、水平极限性能测试与徐变实验。限于篇幅,以下给出了 600mm 直径铅芯橡胶支座部分
实验结果。
剪应变相关性
图1给出了15Mpa下,支座在不同剪切变形时滞回曲线,以及水平性能与100%剪切变形时性能比
值随水平剪应变的变化曲线。可以看出,随着