Page 92 - 无损检测2022年第三期

李 伟, 等:

储罐的不均匀沉降应力监测与检测技术

135° 沉降面积不同液位下部分传感器的应力对
比如图 18 所示, 可见, 传感器 S3.3 , S3.5 的应力总
体变化趋势相似, 但是满液位时 S3.5 的应力最大,
中后期应力变化趋于平缓。在相同的沉降位移下,
随着液位的降低, 储罐内的液体对储罐的作用力减
小。在 1 / 4 液位时, 传感器 S4.1 的应力均大于满液
位时的应力。这主要是因为储罐是典型的薄壳结
构, 柔性大, 局部不均匀沉降会导致储罐顶部罐壁变
形。这种变形趋于非线性, 可视作若干线性变形的
图 15 1 / 4 液位 90° 沉降面积下 4 阶多项式的
叠加。
一阶导数曲线

图 18 135° 沉降面积不同液位下部分传感器的应力对比
图 16 1 / 4 液位 135° 沉降面积下 4 阶多项式的
一阶导数曲线 4 结语

系数曲线出现重叠, 拟合模型不具备预测效应。传
应用 ABAQUS 有限元分析软件对不同工况下

感器 S3.5 在沉降位移为 16~20 mm 时, 一阶导数
的储罐不均匀沉降进行数值模拟, 得出不同工况下
值突变, 与应力随位移的变化相对应。在 135° 沉降
的应力分布情况。利用自主封装光栅光纤传感器对
面积时, 传感器 S3.2 和 S3.3 的拟合效果差。沉降
储罐壁板和边缘板等重点部位进行应力动态监测,

位移为 6 mm 时的一阶导数值最大, 为 2~10 mm
准确测出了储罐沉降时的应力。
时应力变化率大, 一阶导数值整体变化平缓。这说
经试验分析发现, 储罐罐壁及边缘板应力符合
明应力随位移变化的速率平缓。
高次多项式曲线的变化趋势, 应力分布情况与数值
3.4 不同液位下相同沉降面积的应力
模拟结果相同; 不同工况下的不均匀沉降引起的储
90° 沉降面积不同液位下部分传感器的应力对
罐结构响应大不相同, 罐壁顶部及角焊缝处承受的
比如图 17 所示, 可见, 罐壁环向布置的传感器 S3.5
应力较大。在相同工况下, 储罐高液位应力变化拐
测得的应力最大, 与 ABAQUS 数值分析的应力分
点的出现早于低液位时的, 储罐变形大且变化快。
布情况相同。当位置相同、 沉降位移不变时, 随液位
满液位时, 随沉降位移的增加, 罐壁、 边缘板及角焊
的降低传感器测得的应力减小。
缝应力出现较大变化。试验结果说明, 沉降导致的
主应力罐壁上应力的变化并非线性增加或减少, 因
此在实际储罐运维时, 应避免不均匀沉降工况的叠
加, 造成不良后果。
参考文献:

[ 1 ] 陈凌志, 赵阳 . 不均匀沉降下的大型钢储 罐 结 构[ J ] .
空间结构, 2003 , 9 ( 3 ): 50-54.
[ 2 ] 张璐莹, 李伟, 马云栋, 等. 储罐不均匀沉降底板腐蚀声

发射特性模拟试验[ J ] . 无损检测, 2019 , 41 ( 8 ): 62-66.
图 17 90° 沉降面积不同液位下部分传感器的应力对比
[ 3 ] HOTALAE , IGNATOWICZR.Effectofsettlement
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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测