双层玻璃钢储油罐承压试验研究

更新时间:2020-05-05 20:46

  双层玻璃钢储油罐承压试验研究_材料科学_工程科技_专业资料。石油库与加油站第22卷第5期总第129期2013年10月出版 鱼!生旦!!!!堕』丛尘£i笪!!鬯!!型塑兰;三圣堕Q;!堕Q;!兰!里型丝垒!兰Q!兰Q!三 储 运 技 术 STORAG

  石油库与加油站第22卷第5期总第129期2013年10月出版 鱼!生旦!!!!堕』丛尘£i笪!!鬯!!型塑兰;三圣堕Q;!堕Q;!兰!里型丝垒!兰Q!兰Q!三 储 运 技 术 STORAGE TECHNOLOGIES 双层玻璃钢储油罐承压试验研究 闫静宋光武孙雪松李钢 [北京市环境保护科学研究院国家城市环境污染控制工程技术研究中心 北京 100037] 摘要:随着双层玻璃钢储油罐在国内应用的逐渐增 多,对加油站将储油罐埋置在靠近加油机车道下的情况 进行了储罐安全承压余量的计算,结果表明单层玻璃钢 储罐的承压极限值是罐顶最大压强值的1.9倍,承压安全 余量达0.9,可以证明双层玻璃钢储罐将有更高的安全系 数,其刚度是单层钢质储罐的6倍以上;而现场模拟承压 试验表明,双层罐在最小埋深,未用钢筋混凝土路面铺装 和框架支撑时,超载133%的6轴卡车碾压的最大弹性变 形仅为4mill,车辆通过后基本恢复,不会造成较大的永久 变形。 关键词:单层钢质储罐双层玻璃钢储油罐承压计 算承压试验 压极限值: P,245×[i忑靠而j×町2188000Panl (1) 式中:卜一力矩/罐壁惯性,2.85 in4; P,一玻璃钢耐压极限,Pa; c——加强筋高度38.1 5抛“以g——加强筋间距425 盯f——屈服应力7.584×10 7 2.2顶部压强计算 mm; 295 mm; r——单层玻璃钢储油罐半径1 mm; Pa。 选择五轴载重车,计算单层玻璃钢储油罐顶 双层玻璃钢储油罐是我国近年来从国外引进 的防渗泄漏环保先进技术装备。上世纪90年代, 发达国家因储油罐普遍存在渗泄漏问题,污染了 土壤和地下水,特别是汽油中含有可溶于水的致 癌物(如Mn砸),因此,立法要求采用具有保护和 时时在线监测功能的双层储油罐。随着对环境保 护的不断重视,我国一些加油站开始使用双层储 油罐。由于城市土地昂贵,越来越多的加油站将 储油罐埋置在靠近加油机的车道下。考虑双层玻 璃钢储油罐技术进入我国时间不长,加上有些货 运车辆超载严重,因此需要了解其承压能力,以及 在加油站实际建设中应采取的技术措施。 1研究方法 车类型 最大载重 16 部压强。根据GBl589--2004 E2]规定,五轴载重车 最大载重量应为43 t(见表1)。 表1车辆最大载重t 两轴车三轴车四轴车五轴车六轴车 27 35 43 49 鉴于国内有些车辆超载严重,则按180 t(超 载4倍以上)计算,此时单侧车轮平均负荷达到 18 t。 车轮压力通过土壤向下传导为一矩形锥(见 图1),罐顶压强只=车轮压强P^+土壤压强 P0,R和Po分别采用公式(2)和(3)计算: Ph=W×g/[(L+H)×(D+H)] Po=10×g×H (2) (3) 通过计算比较,得出双层玻璃钢储油罐承压 安全系数。对双层玻璃钢储油罐进行实际最大承 压试验,观测最大弹性变形数据。经综合评估得 出双层玻璃钢储油罐在车道下的承压情况。 式中w为单侧双轮负荷,值为18×103 kg;L为 单侧双轮接触地面的长度,值为0.76 m;D为单 侧双轮接触地面的宽度,值为0.38 m;H为储油 罐埋深高度(罐顶距地面距离),值为0.9 m;10为 回填土单位质(重)量,值为1 762 kg/m3;g为重 收稿日期:2013一06一08。 作者简介:闫静(1972一),女,硕士,毕业于首都经贸大学,高 级工程师,现从事环境保护科学及工程技术研究工作。 ? 2.1 2单导玻翌竺储油罐安全承压余量计算 承压极限 采用公式(1)计算单层玻璃钢储油罐理论承 1 ? 万方数据 储运技术 力加速度,值为9.8 N/kg。 技术结构为顶部压强只=Ph+Po= 83 019+15 540=98 559 Pa。 ?闫静宋光武孙雪松李钢?双层玻璃钢储油罐承压试验研究 填料,再次夯实。砂石回填料上放置2根钢筋混 凝土制作的地锚,将双层玻璃钢储油罐放置在2 根地锚之间的砂石平面上,用束带将罐体与地锚 固定。回填级配砂石,边填边捣实,直至与地面持 平,罐顶距地面0.9 m(按GB50156—2012[3]中 规定的最小埋深设计)。通过储油罐人孔将6个 位移传感器安装在罐内,横向和纵向各3个,安装 位置见图2。 监测井车轮 图1车轮压力传导 2.3承压极限与压强的比较 ir—1 一 用承压极限值与罐顶最大压强值进行比较: 188 000 ;水平放 置 l传感嚣 位置 i Pa/98 559 Pa=1.9,表明单层玻璃钢储 油罐的承压安全余量达到0.9。因此,可以证明 比单层玻璃钢储油罐各方面具优的双层玻璃钢储 油罐有更高的承压安全系数。 3刚度计算及比较 弧竖直融 10 IV置f辅 o ∥ l器衄 图2油罐位移监测点位置示意图 1,2,3——水平放置的位移传感器; 2,4,6——竖直放置的位移传感器 采用公式(4)计算单层钢制储油罐和双层玻 璃钢储油罐的刚度。 E1=E X (4)监测仪器。本试验使用磁致伸缩位移测 量仪(PLS一5B)观测储油罐承压时横向和纵向尺 度变化。测量精度0.5 mn3,重复性精度0.1 精度和分辨率满足试验要求。 4.2试验过程 ITIITI, J (4) 式中:E——弹性模量,钢罐2×108 N/删存,双层 玻璃钢储油罐为2.5×107N/舢苷; 检测分辨率0.001 mm。该仪器可连续进行测量, 卜一截面惯性矩,钢罐29 700舢n4,双层 玻璃钢储油罐为1 500 000 iTlrn4。 分别将钢制储油罐和双层玻璃钢储油罐数值 带人式(4),计算出各自刚度EI,结果表明,双层 玻璃钢储油罐的刚度是单层钢罐的6倍以上。 4现场模拟承压试验 4.1试验准备 测试双层玻璃钢储油罐初始承压数据,车辆 按预定轨迹从罐上方驶过,通过监测位移数据确 定最大轴重的车轮,重新驶过并在罐正上方停留, 记录双层玻璃钢储油罐位移数据,车辆离开,记录 位移恢复数据。 4.3承压试验结果 (1)轴重13.1 t车辆碾压。车辆最大轴重车 (1)承压试验用储油罐。选择通过美国UL 认证的双层玻璃钢储油罐进行现场模拟承压试 验,该种油罐在美国和加拿大等国普遍使用,油罐 体积30 m3,直径2.59m。 (2)碾压用载重车辆。选择GBl589—2004 中最大载重量的6轴卡车进行现场模拟碾压试 验,试验按载重后的轴重分为两组,分别是13.1 (超载62%)和18.7 t(超载133%)。 t 轮碾压时,纵向4号监测点位的变形最大,最大数 值为2.4 mm;横向1号监测点变形最小,最大数 值为一0.8 rlllTl。车辆驶离后瞬间恢复至测试初 始读数±0.5 1Tlnl范围内。 (2)轴重18.7 t车辆碾压。车辆最大轴重车 轮碾压时,也是纵向4号监测点位的变形最大,最 大数值略大于13.1 t组试验结果,但也仅为4.2 mm;横向也是1号监测点位变形最小,最大数值 为一1.8 rnl"n。车辆驶离后瞬间恢复至测试初始 (3)储油罐的埋设安装。按双层玻璃钢储油 罐埋设安装要求,挖掘长8 m、宽5 m、深3.8 m的 罐坑,底部夯实并铺上O.3 m厚度的级配砂石回 ?2? 读数±1.2mm范围内。 万方数据 石油库与加油站第22卷第5期总第129期2013年10月出版 Q!兰堡塑丝堕塾丝!些坠;丝鬯;i塑;!圣!型!¥堕坠垫!! 56t和80 t载重车位移传感器监测曲线。 储 运 技 术 STORAGE TECHNOLI]GIES 主塞巨三翟募蠹 酽-51}■■三薹誊}i{ —1.5———~——j广一矿——~一 ;㈠2 ;¨|| 剖’ 两+2 萨鼍。 1 一 一一 一:.-_—≯了7 鼍竺高导蔼g高葛导罩!焉聂摹薹爰鼍tr,警罨; N N N N^n n r目寸 毫c c o o一一一一ol 荟荟荟毫毫荟童喜善g童喜喜室童童垂害童害 三i:囊.兰■二■_.誊三i 4‘… .’ ’…r 一~= 一 =;一l一 凿-2 割一3_——一矿r ~—。茏j≥‘222==_I===二=二二二=_≯——‘’~ 一 1|7 I一一,一1 …——一一 一 。三!苎搿焉昌葛篙荨寻暑夏羞2|昌呈!兰裂焉罱矗翟 普等等等辱萼等等等等警等荨导导§§S导等等等等 喜呈童g g害g g害g g g S g窨窨害S詈g g g窨 时问 图4 80 t载重车位移传感器监测曲线)计算得出,单层玻璃钢储油罐在五轴卡车 超载4倍时,承压安全余量为0.9,因此证明双层 玻璃钢储油罐具有更高的安全系数。玻璃钢储罐 的材质是高强度玻璃纤维与树脂基体塑化而成的 复合材料(FI心),兼具良好的结构性和功能性,用 途十分广泛。FRP在质轻基础上实现高强度,比 强度是Q235B钢的2倍以上,弯曲强度为 都强于钢罐,所以罐体刚度大,承压能力大。 (3)现场承压试验结果表明,双层玻璃钢储油 罐在最小埋深、未采用钢筋混凝土路面铺装和框架 支撑情况下,超载133 96的6轴卡车碾压最大弹性 变形仅为4 mrfl。从图3和图4可以看出,虽然双 层玻璃钢储油罐刚度较大,使得弹性变形增加很 小,但随承压增加弹性变形也随之略微增大。试验 在使用最大载重车辆并超载时的最大弹性变形很 小,车辆通过后基本恢复,不会造成较大永久变形。 187御a,低于Q235B钢的235 MPa。所以,两种 材料在用于地下储油罐的力学特性方面基本接 近。由于FRP具有良好的耐腐蚀性能,所以适合 制作埋地储油罐。 (2)计算得出,双层玻璃钢储油罐刚度是单层 钢罐的6倍以上,表明厚度和特殊的整体性结构 发挥了重要作用。储油罐刚度除取决于材料特性 外还与罐壁厚度和罐体结构有关。双层玻璃钢储 油罐外层罐壁厚度大于5 mlrl,内层厚度大于 4删n,内外层之间由3D纤维织物与树脂塑化形 成无数均匀分布的立柱支撑,形成牢固的整体结 构,立柱高3~5 1Tlnl,所以总厚度大于12 mln,是 单层钢罐2倍以上。在罐体结构方面,采用在外 层罐壁径向均匀密集设置加强筋的方式支撑,因 加强筋在制作时与外罐壁整体成型,因此具有较 大承压优势。双层玻璃钢储油罐壁厚和整体结构 (4)承压试验数据是在没有钢筋混凝土路面 铺装和框架支撑得出的,在加油站实际建设中,应 当在罐顶部采用厚度大于200 ITllTI的整块钢筋混 凝土进行路面铺装,此时双层玻璃钢储油罐的弹 性变形将更小。当地质条件允许和没有其它特殊 要求时,可不采用钢筋混凝土框架支撑。 参考文献 [1]PEI/RP 100—2005 Recommended Practices for In— staUation of Underground Liquid Storage SystdnsES]. [2] [3] 国家标准化委员会.GBl589---2004.道路车辆外廓 尺寸、轴荷和质量限值[S].北京:中国标准出版社. 中国石化工程建设公司.GB50156—2012.加油加气 站设计与施工规范[S].北京:中国计划出版社, 2012. ? 3 ? 万方数据 双层玻璃钢储油罐承压试验研究 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 闫静, 宋光武, 孙雪松, 李钢 北京市环境保护科学研究院国家城市环境污染控制工程技术研究中心 北京100037 石油库与加油站 Oil Depot and Gas Station 2013,22(5) 参考文献(3条) 1.Recommended Practices for Installation of Underground Liquid Storage Systems 2.国家标准化委员会 道路车辆外廓尺寸、轴荷和质量限值 3.中国石化工程建设公司 加油加气站设计与施工规范 2012 本文链接:

 
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