1概述

天然氣主要成分是甲烷，凈化后的天然氣其甲烷含量一般都在90%以上，燃燒產(chǎn)物主要為二氧化碳和水，產(chǎn)生的溫室氣體只有煤炭的1/2,石油的2/3,對(duì)環(huán)境造成的污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石油和煤炭。煤氣的熱值為 3000多大卡，而天然氣的熱值高達(dá)8500大卡，可見(jiàn)天然氣是一種清潔高效能源。

隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口急劇增加，能源消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，溫室氣體和各種有害物質(zhì)排放激增，人類(lèi)的生存環(huán)境受到了極大挑戰(zhàn)。在這種形勢(shì)下，清潔的、熱值高的天然氣能源正日益受到重視，發(fā)展天然氣工業(yè)成為世界各國(guó)改善環(huán)境和維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。

另一方面，由于國(guó)際油價(jià)長(zhǎng)期居高不下，也使得全球?qū)Ω鍧嵞茉吹男枨笤鲩L(zhǎng)強(qiáng)勁。據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，天然氣是21世紀(jì)消費(fèi)量增長(zhǎng)最快的能源，占一次性能源消費(fèi)的比重將越來(lái)越大。預(yù)計(jì)2010年前后，天然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額將超過(guò)煤炭，2020年前后，將超過(guò)石油，成為能源組成中的第一能源。

天然氣的儲(chǔ)量豐富，為天然氣工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的提供了根本條件，但是大的天然氣資源大都蘊(yùn)藏在荒漠地區(qū)，與能源消費(fèi)市場(chǎng)相距很遠(yuǎn)，中間還常常有大面積的海洋和復(fù)雜的地形地貌阻隔。長(zhǎng)距離鋪設(shè)管道，甚至越洋氣態(tài)輸送天然氣常常要受到成本與技術(shù)問(wèn)題的制約。液化天然氣(LNG)的出現(xiàn)為天然氣的長(zhǎng)距離輸送提供了一種經(jīng)濟(jì)、可行的方法。

LNG是在常壓下將天然氣通過(guò)一定的制冷循環(huán)冷卻到?162C左右變成液體，其體積約為常溫常壓下氣態(tài)天然氣的l/600o LNG是天然氣特有的運(yùn)輸和儲(chǔ)存形式，它有利于天然氣的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，與管道輸送相比，降低了輸送成本，供氣更加靈活；等質(zhì)量LNG要比的常溫常壓下氣態(tài)天然氣體積小得多，降低了天然氣的儲(chǔ)存成本。

1.1 LNG的生產(chǎn)

天然氣以LNG的方式進(jìn)行大批量生產(chǎn)、運(yùn)輸以及貿(mào)易始于從上個(gè)世紀(jì)60年代，目前己經(jīng)成為影響夭然氣供應(yīng)格局的一個(gè)重要因素。1964年，世界第一座LNG工廠(chǎng)在阿爾及利亞建成投產(chǎn)，隨著越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)對(duì)LNG的需求，LNG工業(yè)已經(jīng)形成了完整的生產(chǎn)鏈，并隨著各國(guó)對(duì)天然氣需求的不斷增加而進(jìn)一步發(fā)展。

天然氣液化過(guò)程包括兩個(gè)階段，首先原料氣進(jìn)行凈化處理脫岀其中的H2S、CO2、水分、Hg等雜質(zhì)，以免它們?cè)诘蜏叵聝鼋Y(jié)而堵塞和腐蝕設(shè)備和管道。凈化過(guò)的原料氣經(jīng)過(guò)制冷循環(huán)冷卻得到液化天然氣。

從1964年世界第一個(gè)LNGI廠(chǎng)投產(chǎn)以來(lái)，LNG的生產(chǎn)能力得到極大的提高。世界上生產(chǎn)LNG的大型工廠(chǎng)主要集中在亞太地區(qū)，中東和北非。亞太地區(qū)有印度尼西亞，馬來(lái)西亞，澳大利亞，文萊等；中東地區(qū)有卡塔爾，阿曼，阿布扎比等；非洲有阿爾及利亞，利比亞，尼日利亞等。這三個(gè)地區(qū)的LNG生產(chǎn)在1998年占到全世界的76%0其它國(guó)家，如俄羅斯、伊朗等也在本世紀(jì)里興建了大型的LNG工廠(chǎng)。這些大型工廠(chǎng)年生產(chǎn)能力在百萬(wàn)噸以上。截至2003年，全球共有12個(gè)國(guó)家生產(chǎn)LNG,生產(chǎn)能力達(dá)13779X104t/ao 其中，亞太地區(qū)LNG生產(chǎn)廠(chǎng)的現(xiàn)有能力可達(dá)6764X 104t/ao

我國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始著手LNG的研究，目前在全國(guó)建成了多座液化天然氣裝置。在四川綿陽(yáng)，吉林油田和長(zhǎng)慶油田分別有一座小型的LNG生產(chǎn)裝置。另外，中原油田的液化天然氣工廠(chǎng)，日處理量15 X104m3；新疆廣匯液化天然氣工廠(chǎng)日處理量150Xl()4m3；上海浦東調(diào)峰型液化工廠(chǎng)，日處理量為10X 104m3o

1.2 LNG貿(mào)易

1964年，世界上第一座LNG工廠(chǎng)在阿爾及利亞建成投產(chǎn)。同年，第一艘載著1.2X104t LNG的船駛往英國(guó)，標(biāo)志著世界NLG貿(mào)易的開(kāi)始。據(jù)BP公司2002年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界LNG總貿(mào)易量己從1964年的8萬(wàn)噸上升到2001年的10359萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率高達(dá)22%o過(guò)去的10年間，全球LNG貿(mào)易量增長(zhǎng)了 80%。2002年全球共銷(xiāo)售LNGL24億噸(合6000萬(wàn)億立方英尺天然氣)，以平均4.25美元/百萬(wàn)立方英尺 的銷(xiāo)售價(jià)格計(jì)算，全球LNG的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了 250億美元□ 2002年LNG占全球天然氣消費(fèi)量的6%,占國(guó)際天然氣貿(mào)易量的26%。預(yù)計(jì)2007年，LNG天然氣市場(chǎng)的份額將上升到9.5%。

1.3 LNG接收站

LNG通過(guò)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)竭_(dá)進(jìn)口國(guó)，需要有專(zhuān)門(mén)的接受終端對(duì)LNG進(jìn)行儲(chǔ)存、再氣化。截至2003年，世界上在運(yùn)行的LNG接收站有38個(gè)，它們分布在11個(gè)國(guó)家，其中日本有23個(gè)。為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)特別是東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū)日益增長(zhǎng)的能源需求，我國(guó)也在大力發(fā)展液化天然氣工業(yè)，并且從國(guó)外引進(jìn)LNG。我國(guó)第一個(gè)LNG接受終端建于廣東深圳，其一期工程在2005年投產(chǎn)，每年NLG進(jìn)口量為300萬(wàn)噸，設(shè)兩座16X U)4m3儲(chǔ)罐；二期工程2008年投產(chǎn)，每年進(jìn)口的NLG增加到500萬(wàn)噸，增設(shè)一座約lOXlf/m3儲(chǔ)罐。福建LNG接受終端已于2005年4月5日開(kāi)工，工程分兩期建設(shè)，一期工程年接受能力為260萬(wàn)噸LNG,計(jì)劃2007年底建成投產(chǎn)；二期工程規(guī)模500萬(wàn)噸LNG/年。上海LNG事故備用站已建成一座2X儲(chǔ)罐，

在建2座5X104m3儲(chǔ)罐?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)正在建設(shè)或擬建的LNG接受站還有珠江LNG接收站、浙江寧波LNG 接收站和青島LNG接受站。

1.4 LNG儲(chǔ)繼

在LNG生產(chǎn)工廠(chǎng)和接受終端都設(shè)有相應(yīng)的LNG儲(chǔ)罐，這些LNG儲(chǔ)罐一般都是容量在1X104 m3以上的大型儲(chǔ)罐。據(jù)2001年日本《配管技術(shù)》報(bào)道，截至2001年世界LNG液化基地和接收基地62處中，共有309座LNG儲(chǔ)罐，其中日本168座，其它地區(qū)142座。儲(chǔ)罐容量:20世紀(jì)70年代前為6Xl()4m3以下； 90年代超過(guò)6X104m3,以10x104m3的儲(chǔ)罐為主，12X104m3以上的儲(chǔ)罐占44%,最大的是日本根岸LNG 接收終端和扇島LNG接收終端的地下儲(chǔ)罐，容量達(dá)20x104n/。

至20世紀(jì)末，世界部分LNG接收終端LNG儲(chǔ)罐情況見(jiàn)表1；世界幾個(gè)大型LNG工廠(chǎng)中LNG儲(chǔ)罐

情況見(jiàn)表2。

表1世界部分LNG接收終端LNG儲(chǔ)罐

 

表2大型LNGI廠(chǎng)中LNG儲(chǔ)罐

LNG儲(chǔ)罐的設(shè)置的形式可分有地上式，地下式，半地下式和坑內(nèi)式幾種。

1）地上式儲(chǔ)罐

地上式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)型式有單容積式罐、雙容積式罐、全容積式罐以及薄膜罐。

單容積罐中只要求內(nèi)罐滿(mǎn)足儲(chǔ)存產(chǎn)品的低溫塑性的要求。其外壁主要用于保持和保護(hù)保溫層，并限制蒸發(fā)吹掃氣體的壓力。單容罐主容器內(nèi)壁一般為含鐐9%的合金鋼，外壁為碳鋼。由于外壁多為一般的鋼鐵，所以在內(nèi)罐發(fā)生泄漏事故時(shí)不能夠盛裝低溫的液體。在外圍修有矮的護(hù)堤來(lái)盛裝泄漏的物料，用于防止在內(nèi)罐發(fā)生事故時(shí)LNG外溢擴(kuò)散。

雙容積罐在主容器外圍設(shè)置的一層高度與罐壁相近，并與主容器分開(kāi)的圓柱形混凝土或9%鐐鋼罐體。內(nèi)罐和外罐都可以獨(dú)立的儲(chǔ)存冷凍的液體，在正常的操作條件下，內(nèi)罐儲(chǔ)存冰凍的液體。外罐可以?xún)?chǔ)存從內(nèi)罐泄漏的液體，但是不能防止內(nèi)罐泄漏時(shí)蒸發(fā)氣的排出。

全容罐內(nèi)壁為含鐐9%的合金鋼、不銹鋼薄膜（全容薄膜罐）或預(yù)應(yīng)力混凝土，外壁為預(yù)應(yīng)力混凝土。因此，全容罐的外壁不僅可防止罐內(nèi)LNG泄漏時(shí)外溢，還可防止子彈擊穿、熱輻射等。另外，全容式儲(chǔ)罐除具有雙容式儲(chǔ)罐的特點(diǎn)外，它還有雙層罐頂，因此對(duì)于LNG和其蒸發(fā)氣都有雙層包容能力，不僅能儲(chǔ)存從內(nèi)罐泄漏的LNG液體，也能控制蒸發(fā)氣的泄漏。

地上薄膜儲(chǔ)罐，其內(nèi)壁耐低溫材料為薄膜不銹鋼，外壁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，內(nèi)外壁之間為絕熱材料。薄膜罐內(nèi)壁只能耐低溫而不承受內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力由絕熱層傳遞給預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土外壁來(lái)承受。薄膜罐也能防止LNG及其蒸氣的泄露。

2）地下式儲(chǔ)罐

地下式儲(chǔ)罐是指罐內(nèi)LNG最高液位在正常操作時(shí)不超過(guò)地表高程。液體所處高度低于地面標(biāo)高,LNG 地下儲(chǔ)藏罐對(duì)于儲(chǔ)藏低溫易燃的LNG具有內(nèi)在的安全性。地下式儲(chǔ)罐外層一般釆用鋼筋混凝土支撐土壓力及地下水壓力，內(nèi)層釆用不銹鋼薄膜，內(nèi)外層之間填充保溫材料。在儲(chǔ)罐內(nèi)部安裝有保溫層，以保持罐內(nèi)的低溫條件以及薄不銹鋼膜片的液/氣密性。罐頂一般呈圓弧型，為普通鋼材，也有在外層再加一層鋼筋 混凝土的。復(fù)合圓頂放置在邊墻上，隔斷空氣并保持內(nèi)部氣壓力。在罐側(cè)與罐底周?chē)?，設(shè)有供熱系統(tǒng)以便 控制地下凍結(jié)。

LNG地下儲(chǔ)罐具有以下優(yōu)點(diǎn)：容積大，占地少，多個(gè)儲(chǔ)罐可緊密布置，對(duì)站周?chē)h(huán)境要求較低，安全性高，儲(chǔ)存液體不易溢出，具有防災(zāi)害性事故的功能，適宜建造在人口密集地區(qū)和海灘回填區(qū)上。但投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)。

地下式儲(chǔ)罐主要集中在日本，抗地震性好，適宜建在海灘回填區(qū)上，占地少、多個(gè)儲(chǔ)罐可緊密布置、對(duì)站周?chē)h(huán)境要求較低、安全性最高。地下式儲(chǔ)罐LNG液面始終在地表以下，即使儲(chǔ)罐崩毀，仍不會(huì)發(fā)生LNG漫溢現(xiàn)象，輸送LNG的管線(xiàn)也架設(shè)在溝槽內(nèi)，因此并不須設(shè)置安全護(hù)堤。

3）半地下式儲(chǔ)罐

在某些情況下，為避免大量的土方開(kāi)挖，或者由于土地使用的限制而將地下式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)并未完全置于地表以下，LNG最高液面并不要求在地表高程以下，此種形式稱(chēng)為半地下式儲(chǔ)罐。半地下式儲(chǔ)罐除了土方開(kāi)挖作業(yè)以外，規(guī)劃及設(shè)計(jì)因素絕大部分與地下式儲(chǔ)罐的條件相似，因此可參見(jiàn)地下式儲(chǔ)罐的相關(guān)資料。至于是否設(shè)置安全護(hù)堤則沒(méi)有一致性的意見(jiàn)，因?yàn)檩斔凸芫€(xiàn)的漏裂是否須以護(hù)堤來(lái)區(qū)隔，各國(guó)規(guī)定并不一致。

4）坑內(nèi)式儲(chǔ)罐

坑內(nèi)式儲(chǔ)罐類(lèi)似于地下式儲(chǔ)罐，只是其鋼筋混凝土外層不直接與土層相接，而是另外使用鋼筋混凝土構(gòu)筑一坑體，儲(chǔ)罐居其中間。儲(chǔ)罐的型式可參見(jiàn)地上式儲(chǔ)罐的各種型式，而擋土的坑體一般由鋼筋混凝土構(gòu)筑，其規(guī)劃和設(shè)計(jì)可參考地下式儲(chǔ)罐。由于坑內(nèi)式儲(chǔ)罐同時(shí)具有地上式儲(chǔ)罐的槽體結(jié)構(gòu)，又同時(shí)具有地下式儲(chǔ)罐的操作及安全性，因此其建造費(fèi)用相對(duì)較昂貴。日本廣島燃?xì)夤镜囊蛔?/span>8.5萬(wàn)方的坑內(nèi)式儲(chǔ)罐是日本第一座坑內(nèi)式儲(chǔ)罐。

5）LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐的材料及保溫層材料

由于LNG是-I62,C的超低溫液體，所以要求直接與LNG液體接觸的內(nèi)雄的材料能夠滿(mǎn)足低溫塑性的要求，而且能克服由常溫降至低溫時(shí)的脹縮問(wèn)題。一般而言，LNG內(nèi)槽材料應(yīng)考慮以下因素：在低溫下，材料仍保持有足夠的韌性與強(qiáng)度；材料具有良好的焊接性、加工性：材料經(jīng)焊接后仍具有完整的液密性及氣密性：在運(yùn)輸容許范圍內(nèi)，可制造最大材料尺寸；經(jīng)濟(jì)性——單位儲(chǔ)存容量的最小材料單價(jià).

一•般常用于建造LNG內(nèi)罐的材料主要有：9%鐐鋼，鋁合金和珠光體不銹鋼等鋼材。

LNG儲(chǔ)罐常用的保溫材料主要有聚胺基甲酸酯、聚本乙烯泡沫塑料、玻璃纖維、軟木或珠光砂等。保溫材料的選擇須視LNG內(nèi)槽為金屬薄膜或自立式耐低溫鋼材以及保溫材料的鋪設(shè)位置而定，如果以金屬薄膜為內(nèi)槽，裝設(shè)在儲(chǔ)罐底部及側(cè)部的保溫材料除應(yīng)具有高斷熱性能外，亦須具有承受液壓、氣壓及施工載重的強(qiáng)度與剛性。如果以自立式耐低溫鋼材為內(nèi)槽，此時(shí)，儲(chǔ)罐底部仍須使用具有承受液壓、氣壓及施工載重的保溫材料，對(duì)于儲(chǔ)罐側(cè)邊則可使用較不具抗壓強(qiáng)度的保溫材料。不論以金屬薄膜或自立式耐低溫鋼材為內(nèi)槽，對(duì)于罐頂?shù)谋夭牧希虿豁毘惺芤簤号c氣壓，所以均可采用不具抗壓強(qiáng)度的保溫材料"

2上海50000m3LNG儲(chǔ)罐外罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1工程療況

上海LNG事故備用站工程共擴(kuò)建2xsOOOOm^LNG儲(chǔ)罐，屬于地上式全容積罐，要求在-165C的低溫儲(chǔ)存LNG,可承受23Qmbar氣壓。儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)的第一道設(shè)防是9%鐐鋼筒，第二道設(shè)防為混凝土壁內(nèi)襯鋼板（Q235）.第三道設(shè)防為預(yù)應(yīng)力混凝土筒體以防止液體泄漏.

LNG簡(jiǎn)體內(nèi)徑54.8m,外徑56,Im,壁厚0.65m,內(nèi)壁高度29.3m,上面形成環(huán)梁及穹頂，穹頂半徑 R=54.8m,矢高7.342m,穹頂厚度400mm.筒體支承在樁基上，底板厚度0.9?l.2m,直徑59.1m。底板與零米地坪架空1.5m,樁基釆用286根©800PHCAB型樁，樁長(zhǎng)57m。

 

 

圖1 LNG筒體總圖

國(guó)內(nèi)目前無(wú)指導(dǎo)LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，國(guó)際上LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)范主要是英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS7777 和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1473,兩者全容罐的內(nèi)容基本一致。LNG儲(chǔ)罐區(qū)平面和消防設(shè)計(jì)主要執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1473 或美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) NFPA59AO 本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)釆用 Flat-bottomed, vertical, cylindrical項(xiàng)Qrage tanks for low temperature service (BS 7777： 1993), Structural use of concrete (BS 8110： 1997)和 CEB-FIP Model Code( 1990) 等歐洲規(guī)范體系，由株式會(huì)社大林組完成。J 7

筒體預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)釆用C40混凝土(包括底板、筒體、穹頂；墊層C20), HRB400級(jí)普通鋼筋，預(yù)應(yīng)力筋采用符合ASTMA416標(biāo)準(zhǔn)的270級(jí)鋼絞線(xiàn)，強(qiáng)度1860N/mm2,直徑15.2mm, 1000h松馳率最大2.5%。水平或豎向錨具釆用VSLGC6-12錨具或等效錨具及水平錨栓為124>s15.2等級(jí)，豎向錨栓12 4>s152等級(jí)。水平套管釆用波紋管lD/0D=80/87mm；豎向管釆用鍍鋅鋼管1 D/0D=82.9/88.9mm。

2.2外罐抗?jié)B設(shè)計(jì)荷載

設(shè)計(jì)荷載如表3。

表3外罐設(shè)計(jì)荷載

包括了作用在鋼襯、內(nèi)罐和保溫層上的活荷載。

通過(guò)有限元熱分析確定內(nèi)層罐體泄漏時(shí)外罐的穩(wěn)態(tài)溫度分布，作為結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析計(jì)算依據(jù)。其中

 

外罐外側(cè)分別取為平均氣溫、夏季氣溫和冬季氣溫，溫度分布等值線(xiàn)圖和簡(jiǎn)化后的直線(xiàn)型分布結(jié)果見(jiàn)圖4。

 

 

(a)平均氣溫(b)夏季(c)冬季

圖4外錐溫度分布

2.3預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

為抵御各類(lèi)荷載和作用，在外罐布置預(yù)應(yīng)力筋，張拉后在罐體混凝土中建立合理的預(yù)壓應(yīng)力，以保證 LNG不至外泄。沿罐壁環(huán)向水平布設(shè)52道有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，抵御罐體中的環(huán)向拉力；設(shè)扶壁柱4個(gè)，供預(yù)應(yīng)力筋后張錨固用。每道內(nèi)含＜^15.2鋼絞線(xiàn)12根，由2段曲線(xiàn)筋組成，毎段的包角為180° ,相互在扶壁柱上交叉搭接，張拉端上下錯(cuò)開(kāi)，有利于罐壁均勻受力。環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋分為A、B、C, D4組，AB, CD組分別在同一水平面上包圍整個(gè)筒體，AB組在扶壁2、4上張拉錨固，CD組在扶壁1、3上張拉錨固， AB和CD組在高度方向上間隔布置。

 

 

圖5預(yù)應(yīng)力水平布置圖

沿罐壁高度方向布置52道U型力筋與直線(xiàn)型力筋，在罐頂張拉與錨固，抵御豎向彎曲應(yīng)力.設(shè)計(jì)釆用的預(yù)應(yīng)力與氣壓+LNG液體泄漏壓力的關(guān)系見(jiàn)圖7.

 

 

由于本結(jié)構(gòu)體量巨大，預(yù)應(yīng)力數(shù)量多且布置復(fù)雜，因此需慎重考慮施工順序。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提出了兩種可供選擇的施工順序。依據(jù)常規(guī)順序，在鋼制罐頂氣舉前先張拉罐壁的環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋；繩頂氣舉后，水壓測(cè)試前張拉一半的豎向預(yù)應(yīng)力：關(guān)閉外罐壁臨時(shí)開(kāi)孔后張拉剩余的豎向預(yù)應(yīng)力。另一種可縮短工期，在雄頂氣舉后立即張拉罐壁的環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋，其后與第一種方法相同.在其后的施工過(guò)程中采用了第二種方

法并順利完成。

 

 

圖8預(yù)應(yīng)力施工順序

2.4結(jié)構(gòu)計(jì)算

泄漏工況下的荷載組合:

永久荷載+0.5X活荷載+氣壓+LNG液體壓力+預(yù)成力+溫度（泄漏）+泄漏荷載

依據(jù)BS8110,需考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，承載能力極限狀態(tài)下須滿(mǎn)足：

Lf （計(jì)算設(shè)計(jì)荷載）/U （計(jì)算設(shè)計(jì)承載能力）＜1

正常使用極限狀態(tài)下須滿(mǎn)足：

1）基礎(chǔ)板至墻角絕熱層上部5.0m以上部位，墻體徑向受壓區(qū)*5mm及平均壓應(yīng)力＞1.0N/mm2；

2）基礎(chǔ)板至墻角絕熱層上部5.0m以?xún)?nèi)，絕熱層允許彎曲裂縫寬度W＜0.3mm«

依據(jù)CEB-HPMC90,裂縫寬度設(shè)計(jì)值技下式計(jì)算：

Wk =人nraxSwn-EcnrEc*） =

式中如岫——鋼筋和混凝土之間最大滑移長(zhǎng)度：

』——如地內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)變：

J——內(nèi)混凝土的平均應(yīng)變；

J—由收縮引起的混凝土應(yīng)變；

砲——裂縫處的鋼筋應(yīng)變；

5——在混凝土有效受拉面積人由范圍內(nèi)由外力扁（t）引起的裂縫處的鋼筋應(yīng)變；

8—上『內(nèi)平均應(yīng)變經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

采用有限元分析軟件FINAL對(duì)結(jié)構(gòu)建模計(jì)算，釆用4節(jié)點(diǎn)殼單元模擬混凝七外雄，溫度應(yīng)力分析假定為穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。計(jì)算得到內(nèi)力后依據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算。結(jié)果顯示，本工程在LNG內(nèi)罐泄漏的荷載組合作用下正常使用極限狀態(tài)和臨界極限狀態(tài)均可得到滿(mǎn)足。外罐罐壁混凝土受壓區(qū)的最小范圍13.2cm （高度5.25m處），最小平均壓應(yīng)力3.7N/nun2,大于設(shè)計(jì)限值.最大裂縫寬度為0.11mm,小于0.3mm限值•外罐體在承載能力極限狀態(tài)下的安全性指標(biāo)（SF=L/Lc）均小于1,不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。

 

 

 

圖9結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

3 20000m3LNG預(yù)應(yīng)力混凝土外罐施工

lng天然氣事故氣源備用站是平湖天然氣工程主要的一個(gè)項(xiàng)目工程，其土建安裝工程范圍是建造一個(gè)容量20000m3液化天然氣儲(chǔ)罐的鋼制內(nèi)筒和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土筒體穹頂?shù)龋ㄔO(shè)單位為上海市天然氣輸配公司，由法國(guó)索非(SOFEGAZ)公司設(shè)計(jì)并擔(dān)任施工技術(shù)指導(dǎo)，上海化工設(shè)計(jì)院咨詢(xún)，土建施工由上海電力建筑工程公司，安裝單位為上海工業(yè)設(shè)備安裝公司。

儲(chǔ)罐施工日期自97年9月29日至99年4月12日止，工期為18.5個(gè)月°

LNG186套PHC樁的打樁工程于97年6月開(kāi)始至9月27日結(jié)束，采用JUS-100型液壓打樁機(jī)， PELMAG-80型柴油錘施打樁基承臺(tái)，直徑4>40m,厚Im, C50混凝土共1248m3,于97年10月16日澆筑完成。

筒身釆用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的鋼模板翻模施工，每段均為3.07m。由底板開(kāi)始逐段向上翻模共分十段，共計(jì) 3424.8m3混凝土，自97年11月24日開(kāi)始至98年7月9日筒身澆完，歷時(shí)約7個(gè)月。待混凝土筒身爬模到頂后，用氣壓頂升鋼內(nèi)膽及鋼穹頂?shù)轿?，利用鋼穹頂做為混凝土穹頂?shù)膬?nèi)模板進(jìn)行穹頂混凝土的施工。在此之前，混凝土筒壁頂部的圈梁上豎向18個(gè)孔道鋼絞線(xiàn)開(kāi)始第一批張拉(每孔12根7 4>5mm鋼絞線(xiàn)), 然后自頂向下5孔環(huán)向鋼絞線(xiàn)再進(jìn)行第一批張拉，均進(jìn)行孔道灌漿后才進(jìn)行穹頂混凝土澆搗，分兩次澆(第 一次25cm厚，第二次15cm厚)，第一次澆時(shí)向儲(chǔ)槽內(nèi)充氣壓力以支撐鋼管穹頂，穹頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到R3 N33MPa停氣，穹頂混凝土共438m3o

3.1后張拉法預(yù)應(yīng)力施工順序

由于本工程的特殊情況，所有預(yù)應(yīng)力鋼材及除水泥之外的灌漿材料，均由法方供貨(鋼絞線(xiàn)及錨具 VSL公司)，法方索非公司編制簡(jiǎn)要施工指導(dǎo)書(shū)及提供技術(shù)指導(dǎo)。材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際參照了 VSL公司的標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力施工順序見(jiàn)下圖。