液化天然气是一种清洁能源,随着LNG产业的不断发展,LNG储罐容积日益大型化。因贮存介质易燃、易爆,LNG储罐一旦破损,将会引起毁灭性的次生灾害。本文对某10000 m~3 LNG储罐抗震性能与拱顶稳定性进行研究,以确保储罐结构的安全可靠性。本文建立了储罐详细有限元模型并考虑了内外罐体与珠光砂接触连接、内罐底与玻璃砖接触连接、液固耦合效应等,分析了储罐的振动特性并进行了OBE、SSE地震载荷等组合工况下的反应谱分析。分析表明考虑内外罐与珠光砂相互作用时,外罐的存在使系统的固有频率有所增加。内罐底与罐壁相连处,内罐与锚带相连处,外罐壁与锚带相连处及罐壁与拱顶相连处应力较高,为储罐薄弱部位。由于内罐底与玻璃砖的接触会发生罐底提离,内罐更容易遭到地震载荷的破坏。对拱顶的稳定性进行了结构关联性与载荷关联性分析。在结构关联性分析中讨论了罐体真实约束与简化模型约束(全约束、轴向加环向约束)对拱顶稳定性的影响。两种简化约束形式与罐体对拱顶的真实约束存在较大差异。完整结构有限元模型的非线性临界载荷系数比仅对拱顶施加全约束模型降低了11.42%。考察储罐拱顶稳定性时应考虑关联结构的影响,即建立含罐体的真实约束模型。在载荷关联性分析中讨论了罐体载荷对拱顶稳定性的影响。拱顶关联结构所受的载荷会对拱顶稳定性产生影响,罐体所受的外载荷越大,拱顶稳定性越差。25%风载荷+外压+SSE地震载荷作用时拱顶的屈曲载荷系数比只建立完整模型不考虑罐体载荷时的屈曲载荷系数降低约15.61%,比对拱顶施加全约束时的屈曲载荷系数降低22.45%。本文提出了一种新的大型储罐拱顶稳定性分析方法。即建立拱顶和罐壁完整有限元模型,约束罐底。仅施加拱顶载荷进行特征值屈曲分析获取屈曲模态,据此设定拱顶初始缺陷。而后采用两步加载法进行非线性屈曲分析,载荷步一仅施加筒体真实载荷,使含初始缺陷的结构进一步变形,载荷步二施加拱顶载荷(乘系数)以计算拱顶的临界载荷。这种方法可用于组合壳体的非线性屈曲分析以确定组合壳体中某一部件的临界载荷。