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立式玻璃钢盐酸罐基底隔震的基本理论简介


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   立式玻璃钢盐酸罐基底隔震的基本理论简介

  鉴于目前玻璃钢盐酸罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的。本文以盐酸罐基底隔震为基础,从盐酸罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据盐酸罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究盐酸罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达。利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出盐酸罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了盐酸罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达。由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程。并对2×104m3和15×104m3盐酸罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应。

  立式玻璃钢盐酸罐为液固耦合体系,壁薄、体积大、基础浮放,其地震反应机理复杂,有些问题尚未研究清楚,各国的设计规范也不统一,考虑问题的出发点不一致。鉴于此,国内外学者自上世纪90年代以来,引申土木工程结构控制的思想,从减少其动响应、避免出现复杂动响应角度出发,开始致力于大型立式盐酸罐的地震响应控制研究。由于其结构的特殊性,难于实施主动控制,研究者多以被动控制为切入点。

  对于玻璃钢盐酸罐的被动控制研究,Chalhoub等对采用基底隔震结构的储液罐进行了振动台试验,并与非隔震结构进行了对比,证明了采用隔震装置的盐酸罐,其动水压力随着液面的缓慢上升而显著降低。梁波等对柔性储液罐采用铅芯橡胶支座作为隔震装置进行了地震反应分析研究,证实了隔震装置能够有效降低盐酸罐的地震响应。Zayas等用摩擦摆动支座进行盐酸罐的地震隔离。Malh-otra基底板采用水平弹性橡胶支座,施加单向地面运动,对圆柱储液罐进行了地震响应研究。Malhotra采用周边附加扭转梁钢阻尼器的方法实现耗能减震。Wang等采用摩擦摆动系统(FPS)在单向激励下,对储液罐进行了地震响应探究,发现隔震系统能够有效降低地震相应。2002-2004年一些专家考虑液休、结构以及土壤的相互作用,采用有限元和边界元耦合的方法,将地基假定为空间无限体,刘一采用墓底隔震结构的储液罐进行了地震动响应分析研究。

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