儲罐特別是大型儲罐是一種薄殼板柔性結(jié)構(gòu)，如何保證大型儲罐在風(fēng)壓和負(fù)壓或兩者同時作用下的穩(wěn)定性問題已引起人們的注意。在風(fēng)力作用下，立式圓柱形設(shè)備的穩(wěn)定性問題有以下幾種情況：第一種情況是在壓力作用下發(fā)生整體傾復(fù)或滑移。第二種情況是背風(fēng)面殼壁發(fā)生軸壓失穩(wěn)。第三種情況是迎風(fēng)面在風(fēng)力作用下發(fā)生凹癟。其中大型儲罐的穩(wěn)定性問題以第三種情況較為普遍，通常在空罐或貯液不多的情況下受強(qiáng)風(fēng)作用發(fā)生罐壁凹癟。

單純理論的穩(wěn)定計算是非常復(fù)雜的，在工程計算中，需要一些簡化的計算方法，為此就需要明確儲罐的風(fēng)壓分布規(guī)律，這是研究罐壁穩(wěn)定性的最原始數(shù)據(jù)，中國科學(xué)院力學(xué)研究所在1965年及1974年進(jìn)行了模型風(fēng)洞試驗及一系列均勻外壓的模型試驗，為分析和解決生產(chǎn)實踐中的儲罐風(fēng)力穩(wěn)定性問題提供了實驗依據(jù)。

1．儲罐罐壁風(fēng)壓分布分析

(1)外壁的風(fēng)壓分布。對固定頂罐和敞口罐在實驗風(fēng)E為W時，外壁風(fēng)壓分布是不均勻的，如圖2-2。

圖2-2 儲罐外壁的風(fēng)壓分布

從圖中可看出只有迎風(fēng)面60°中心角所對應(yīng)的罐壁是受壓區(qū)，其余罐壁承受的是張力。最大風(fēng)壓是在20°所對弧長上，風(fēng)壓近似為常數(shù)，最大風(fēng)壓發(fā)生在駐點A，其值為1.0倍風(fēng)壓Wo。

(2)內(nèi)壁的風(fēng)壓分布：對固定頂儲罐風(fēng)載引起的風(fēng)壓分布僅存在罐壁外部，不存在內(nèi)壁的風(fēng)壓分布問題。對敞口儲罐內(nèi)壁由于風(fēng)吹過時引起抽力，故罐內(nèi)壁全部是負(fù)壓，風(fēng)洞試驗表明最大負(fù)壓值為W，位于駐點內(nèi)側(cè)，而其余部位的負(fù)壓值變化不大與駐點值相近。

2．罐壁在外壓作用下的屈曲特征

(1)同樣的試驗?zāi)Ｐ?、實驗表明風(fēng)壓的臨界壓力(即駐點A處的最大不失穩(wěn)壓力)比均勻外壓作用下的臨界壓力約高18%左右。

(2)罐壁的外壓失穩(wěn)是由瞬時外壓控制，在一定范圍內(nèi)失穩(wěn)是彈性的。當(dāng)外壓保持在臨界壓力低一點時，模型不會出現(xiàn)屈曲，一旦增壓至臨界壓力，立即發(fā)生凹癟，若將外壓減小到臨界壓力以下，殼面上的屈曲波形會立即跳回去恢復(fù)原形而。但是若罐壁制造時存在橢圈度或存在局部凹癟，即這些部位在風(fēng)壓下會提前失穩(wěn)并難以復(fù)原。

3.儲罐罐壁的設(shè)計外壓

儲罐的外壓包括風(fēng)壓和罐內(nèi)負(fù)壓兩部分。浮頂儲罐，固定頂儲罐以及內(nèi)浮頂儲罐，三者相比，外壁風(fēng)壓分布相同，內(nèi)壁各不相同。浮頂罐有風(fēng)的吸力，固定頂儲罐沒有風(fēng)的吸力，但有罐內(nèi)負(fù)壓，內(nèi)浮頂儲罐既沒有風(fēng)的吸力又無罐內(nèi)負(fù)壓，故三者的設(shè)計外壓是不相同的。

由于在風(fēng)載荷作用下駐點的臨界壓力比均勻外壓作用下的臨界壓力要高，因此在工程上用駐點處最大側(cè)壓力作為設(shè)計外壓是簡單而安全的。

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該如何保證大型儲罐在風(fēng)壓和負(fù)壓或兩者同時作用下的穩(wěn)定性問題

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