CN115961650A - 一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置及其振动控制方法 - Google Patents
一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置及其振动控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及振动控制技术领域，特别涉及一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置及其振动控制方法，包括相邻储液罐之间的地基，所述地基上开挖有沟槽，所述沟槽内安装有振动屏障装置，所述沟槽的顶部放置有防护盖板，所述振动屏障装置包括放置在沟槽底部的质量块，所述沟槽的底部铺设有第一滑移材料，所述质量块的下表面铺设有第二滑移材料，所述沟槽的侧壁与质量块的四个侧面之间安装有弹簧。本发明公开的减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，在储液罐与储液罐之间的地基中设计新型振动屏障装置，最终可以大大改善该类特种结构的力学性能，减小储液罐的地震失效概率，确保储液罐群在地震作用下的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制技术领域，特别涉及一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置及其振动控制方法。
背景技术
石油化工行业具有数量庞大的储液罐，而且在实际应用中相邻储液罐间距往往较小，地震作用下相邻储液罐会以土体为媒介产生相互影响，进而对地基以及结构的地震响应会产生很大的影响。储液罐作为一种薄壳结构，地震作用下由于强烈的非线性液-固耦合很容易发生破坏，其自身破坏对于能源正常供应具有致命性的威胁，并且会导致液体泄漏、爆炸及火灾等，进而引发难以修复的环境污染等次生灾害，更甚者直接威胁人民生命和国家财产安全。为了减小储液罐群在地震作用下的地震破坏概率，提升储液罐群的地震安全性，有以下几个问题亟待解决：
(1)针对地震作用下储液罐的振动控制研究主要通过隔震来进行，而且基本是在只考虑单罐的基础上进行的，从而使得储液罐群的振动控制研究成果极其欠缺。
(2)由于储液罐成群布置且间距较小，相邻储液罐之间的地基会受到影响，进一步使得相邻储液罐产生动力相互作用，从而增大储液罐的地震破坏概率，因此通过在相邻储液罐之间的地基中采取振动控制方法具有重要的作用。
(3)目前针对建筑群的控制开展了较多研究，常采用在上部结构之间增加阻尼器，将相邻建筑结构进行连接达到减震控制效果，但是储液罐属于薄壁结构，采用在上部相邻结构之间增加阻尼器的方式控制储液罐群的地震响应是不可行的，因为这样会导致阻尼器与储液罐薄壁接触的部位产生显著的应力集中问题，很容易导致地震作用下储液罐发生撕裂破坏，最终得不偿失。因此考虑储液罐的特殊情况，有必要寻求有效的群效应振动控制方法。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中提出的问题，提供一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，可减小储液罐的地震失效概率，确保储液罐群在地震作用下的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置，其特征在于：包括相邻储液罐1之间的地基2，所述地基2上开挖有沟槽3，所述沟槽3内安装有振动屏障装置，所述沟槽3的顶部放置有防护盖板10。
优选的，所述振动屏障装置包括放置在沟槽3底部的质量块8，所述沟槽3的底部铺设有第一滑移材料7，所述质量块8的下表面铺设有第二滑移材料12，所述沟槽3的侧壁与质量块8的四个侧面之间安装有弹簧9。
优选的，所述沟槽3的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板4和钢筋混凝土壁板5，所述钢筋混凝土壁板5的四个侧壁上预留有第一连接件6，所述质量块8的四个侧面预留有第二连接件11，所述第一连接件6与第二连接件11之间安装有弹簧9。
优选的，所述钢筋混凝土底板4上铺设有第一滑移材料7。
优选的，所述沟槽3的深度为1.0m。
优选的，所述钢筋混凝土壁板5高于地面200mm。
优选的，所述第一滑移材料7为二硫化钼，所述第二滑移材料12为聚四氟乙烯。
优选的，所述第一连接件6和第二连接件11为钢筋，所述防护盖板10为钢板。
一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在相邻储液罐1之间的地基2中通过开挖形成沟槽3；
步骤二:在沟槽3的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板4和钢筋混凝土壁板5，在钢筋混凝土壁板5上预留第一连接件6，四周闭环的钢筋混凝土壁板5发挥挡墙作用，确保地震作用下相邻储液罐地基2的稳定性；
步骤三：在钢筋混凝土底板4上布置有第一滑移材料7；
步骤四：在沟槽3中的钢筋混凝土底板4上居中布置质量块8，其质量大小经计算确定，所述质量块8的底面设置有第二滑移材料12；
步骤五：采用间断型库仑摩擦力模型确定滑移材料的合理摩擦系数，确保强震作用下质量块8能够自由产生摩擦滑动；
步骤六：在质量块8的四个侧面预留第二连接件11，所述质量块8与钢筋混凝土壁板5之间加设弹簧9，通过钢筋混凝土壁板5和质量块8上预留的第一连接件6和第二连接件11将弹簧9的端部进行固定，基于调谐原理确定弹簧9的刚度和阻尼；
步骤七：地震作用下质量块8产生往复运动，通过弹簧9的阻尼和质量块8的摩擦滑移消耗地震能量，减小相邻储液罐1的地震响应；
步骤八：在沟槽3顶部设置防护盖板10，形成振动屏障装置的工作空间，并防止尘土进入，从而保护振动控制装置；
步骤九：沟槽3四周起围挡作用的钢筋混凝土壁板5高于地面200mm，做好防水排水措施，避免雨水流入沟槽。
优选的，在步骤一中，所述沟槽3深度为1.0m。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明公开的减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，在储液罐与储液罐之间的地基中设计新型振动屏障装置，该屏障装置一方面通过质量块摩擦滑动及弹簧变形可以吸收一部分地震能量，另一方面能够大大减小结构-土-结构相互作用效应，使得地震作用下相邻储液罐的相互影响减弱，最终可以大大改善该类特种结构的力学性能，减小储液罐的地震失效概率，确保储液罐群在地震作用下的安全性。
2、这本发明中的储液罐群振动控制方法具有施工简便、取材容易、造价低廉及效果显著等优势，能够产生显著的经济社会效益，并具有很好的工程推广应用前景。
附图说明
图1为本发明中的相邻储液罐振动控制装置立面示意图；
图2为本发明中的相邻储液罐振动控制装置平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置，如图1和图2所示，包括相邻储液罐1之间的地基2，所述地基2上开挖有沟槽3，所述沟槽3内安装有振动屏障装置，所述沟槽3的顶部放置有防护盖板10。
优选的，所述振动屏障装置包括放置在沟槽3底部的质量块8，所述沟槽3的底部铺设有第一滑移材料7，所述质量块8的下表面铺设有第二滑移材料12，所述沟槽3的侧壁与质量块8的四个侧面之间安装有弹簧9。
优选的，所述沟槽3的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板4和钢筋混凝土壁板5，所述钢筋混凝土壁板5的四个侧壁上预留有第一连接件6，所述质量块8的四个侧面预留有第二连接件11，所述第一连接件6与第二连接件11之间安装有弹簧9。
优选的，所述钢筋混凝土底板4上铺设有第一滑移材料7。
优选的，所述沟槽3的深度为1.0m。
优选的，所述钢筋混凝土壁板5高于地面200mm。
优选的，所述第一滑移材料7为二硫化钼，所述第二滑移材料12为聚四氟乙烯。
优选的，所述第一连接件6和第二连接件11为钢筋，所述防护盖板10为钢板。
实施例2
一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，包括如下步骤：
步骤一：在相邻储液罐1之间的地基2中通过开挖形成沟槽3，沟槽3深度为1.0m；
步骤二:在沟槽3的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板4和钢筋混凝土壁板5，在钢筋混凝土壁板5上预留第一连接件6，四周闭环的钢筋混凝土壁板5发挥挡墙作用，确保地震作用下相邻储液罐地基2的稳定性；
步骤三：在钢筋混凝土底板4上布置有第一滑移材料7；
步骤四：在沟槽3中的钢筋混凝土底板4上居中布置质量块8，其质量大小经计算确定，所述质量块8的底面设置有第二滑移材料12；
步骤五：在实际工程应用中采用间断型库仑摩擦力模型确定滑移材料的合理摩擦系数，确保强震作用下质量块8能够自由产生摩擦滑动；
式中：μf为摩擦系数；Ff为摩擦力；M为质量块的质量；g为重力加速度；
步骤六：在质量块8的四个侧面预留第二连接件11，所述质量块8与钢筋混凝土壁板5之间加设弹簧9，通过钢筋混凝土壁板5和质量块8上预留的第一连接件6和第二连接件11将弹簧9的端部进行固定，基于调谐原理确定弹簧9的刚度和阻尼；振动控制装置中弹簧9的刚度Kvbd和阻尼Cvbd可由式(2)～式(5)计算得到；
Cvbd＝2ξλω1M (3)
式中：λ为频率比；ξ为阻尼比；ω1为振动屏障装置的一阶频率；η为振动屏障装置和储液罐系统的质量比；
步骤七：地震作用下质量块8产生往复运动，通过弹簧9的阻尼和质量块8的摩擦滑移消耗地震能量，减小相邻储液罐1的地震响应；
步骤八：在沟槽3顶部设置防护盖板10，形成振动屏障装置的工作空间，并防止尘土进入，从而保护振动控制装置；
步骤九：沟槽3四周起围挡作用的钢筋混凝土壁板5高于地面200mm，做好防水排水措施，避免雨水流入沟槽。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制装置，其特征在于：包括相邻储液罐(1)之间的地基(2)，所述地基(2)上开挖有沟槽(3)，所述沟槽(3)内安装有振动屏障装置，所述沟槽(3)的顶部放置有防护盖板(10)。
2.根据权利要求1所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述振动屏障装置包括放置在沟槽(3)底部的质量块(8)，所述沟槽(3)的底部铺设有第一滑移材料(7)，所述质量块(8)的下表面铺设有第二滑移材料(12)，所述沟槽(3)的侧壁与质量块(8)的四个侧面之间安装有弹簧(9)。
3.根据权利要求2所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述沟槽(3)的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板(4)和钢筋混凝土壁板(5)，所述钢筋混凝土壁板(5)的四个侧壁上预留有第一连接件(6)，所述质量块(8)的四个侧面预留有第二连接件(11)，所述第一连接件(6)与第二连接件(11)之间安装有弹簧(9)。
4.根据权利要求3所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述钢筋混凝土底板(4)上铺设有第一滑移材料(7)。
5.根据权利要求4所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述第一滑移材料(7)为二硫化钼，所述第二滑移材料(12)为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求3所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述第一连接件(6)和第二连接件(11)为钢筋，所述防护盖板(10)为钢板。
7.根据权利要求1所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述沟槽(3)的深度为1.0m。
8.根据权利要求3所述的一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于：所述钢筋混凝土壁板(5)高于地面200mm。
9.一种减小相邻储液罐地震响应的振动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在相邻储液罐(1)之间的地基(2)中通过开挖形成沟槽(3)；
步骤二:在沟槽(3)的底部和侧壁分别浇筑有钢筋混凝土底板(4)和钢筋混凝土壁板(5)，在钢筋混凝土壁板(5)上预留第一连接件(6)，四周闭环的钢筋混凝土壁板(5)发挥挡墙作用，确保地震作用下相邻储液罐地基(2)的稳定性；
步骤三：在钢筋混凝土底板(4)上布置有第一滑移材料(7)；
步骤四：在沟槽(3)中的钢筋混凝土底板(4)上居中布置质量块(8)，其质量大小经计算确定，在质量块(8)的底面设置有第二滑移材料(12)；
步骤五：采用间断型库仑摩擦力模型确定滑移材料的合理摩擦系数，确保强震作用下质量块(8)能够自由产生摩擦滑动；
步骤六：在质量块(8)的四个侧面预留第二连接件(11)，所述质量块(8)与钢筋混凝土壁板(5)之间加设弹簧(9)，通过钢筋混凝土壁板(5)和质量块(8)上预留的第一连接件(6)和第二连接件(11)将弹簧(9)的端部进行固定，基于调谐原理确定弹簧(9)的刚度和阻尼；
步骤七：地震作用下质量块(8)产生往复运动，通过弹簧(9)的阻尼和质量块(8)的摩擦滑移消耗地震能量，减小相邻储液罐(1)的地震响应；
步骤八：在沟槽(3)顶部设置防护盖板(10)，形成振动屏障装置的工作空间，并防止尘土进入，从而保护振动控制装置；
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