某大型LNG储罐预应力施工模拟分析

某大型LNG储罐预应力施工模拟分析
李振宝1，林树潮1，王冬雁2，谢利红3，吴树勤3，韦永斌2，廖娟2
(1.北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124；2.中国建筑股份有限公司技术中心，北京101300：3.中建电力建设有限公司，广东深圳518034)
[摘要]储罐外罐是确保LG储罐安全的关键设施，预应力筋施工过程是建立结构受力体系的重要环节，研究其建立过程对LNG储罐具有重要意义。以某大型LNG储罐为背景，选用大型通用有限元软件ANSYS建立有限元实体模型，分析了LNG储罐在预应力筋施工过程中罐体的变形、应力状态以及预应力筋应力状态，验证了LNG储罐罐体在预应力施工过程中受力性能良好并在控制范围内。

内容摘抄：

1储罐结构参数
该LNG储罐外罐剖面如图1所示，承台底板位于-1.200~±0.000m,半径0~36.8m范围内厚度为0.9m,半径37.7~43.7m范围内厚度为1.2m,半径36.8~37.7m范围内的厚度为线性过渡段。±0.000以上区域为外罐主体部分，简体内侧半径为41m,壁厚为0.8m,储罐穹顶球半径为82m,厚度为0.4m,外罐混凝土强度等级为C50。该LNG储罐的4个扶壁柱的环向角度分别为45°，135°，225°，315°。

2有限元模型
2.1预应力模拟和施加方法
预应力筋单元选用ANSYS中Lik8单元，预应力模拟方法选用降温法，描述预应力筋不同位置的应力分布，模拟预应力筋的应力损失。预应力施加方法选用约束方程法[6],可通过CEINTF命令在混凝土节点和预应力筋节点之间建立约束方程，该方法对混凝土网格密度要求不高，计算效率较高，受力状态比较符合实际情况。ANSYS命令NROTAT将处于简身和承台底板区域的预应力筋节点转换到柱坐标系下，不建立沿着预应力筋方向约束方程，可真实地模拟预应力筋受力状态。

3预应力筋施工方案
该LNG储罐首先浇筑承台底板和简身混凝土，在环梁区域混凝土浇筑完后，开始张拉承台底板预应力筋，之后，简身预应力筋张拉与穹顶混凝土浇筑交互进行。
具体施工方案如表1所示。表1中，Ct为混凝土施工；Td为预应力筋施工；ib为扶壁柱；ph-i时为第i预应力筋施工阶段第j分阶段(i,j=1,2,…);vvTd为竖向预应力筋：hTd为环向预应力筋：SbTd为承台底板处环向预应力筋：Dm-i为第i穹顶混凝土施工阶段(i=1,2,…)。穹顶混凝土各浇筑段如图3所示，环梁附近区域I中环向预应力筋沿高度分布如图4所示，方括号前数字为预应力筋编号，方括号内数字为预应力筋施工阶段。

4预应力筋施工时罐体受力性能
4.1预应力筋应力分析
4.1.1承台底板环向预应力筋
承台底板区域环向预应力筋控制应力为1488MPa,承台底板径向刚度较大，承台底板环向预应力筋应力平均值为1486MPa,预应力损失仅为0.13%,可以看出，径向刚度决定环向预应力筋的应力损失。

（略）