事故状态下罐区防火堤安全性研究

发布时间：2017-08-01 19:27

  本文关键词：事故状态下罐区防火堤安全性研究

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【摘要】：油罐防火堤是保障油库安全的重要设施之一，在罐区发生安全事故时防火堤的安全保障作用尤为重要。当罐区发生事故并且有进一步扩大事故趋势时，防火堤一旦失效，势必造成事故的扩大化，损失加剧。 罐区容易发生的事故包括泄漏、火灾、爆炸等，本文着重研究在罐区发生火灾以及储罐爆炸情况下防火堤受损情况以及在此情况下能否保障安全。 主要研究内容如下： 1)防火堤受火灾模拟实验研究：通过建立池火灾模拟实验平台，对小尺寸池火灾火场温度、辐射分布规律进行实验研究；利用小尺寸池火灾研究混凝土防火堤受火性能，受火灾热载荷后的截面温度分布情况。 2)实际储罐火灾特性模拟研究：建立储罐池火灾模型，利用fluent软件模拟实际罐区发生火灾情况下的空间温度场分布、辐射场分布，得到防火堤在火灾情况下的受热载荷情况，为混凝土防火堤热分析提供初始热载荷加载条件。 3)防火堤受火灾热载荷损伤研究：对防火堤混凝土材料进行有限元热分析，计算受火灾热载荷时的不同厚度截面温度，并且利用等效截面法进行受火后防火堤材料承载力计算，判断防火堤受火失效情况。 4)防火堤受爆炸冲击波损伤研究：利用LS-dyna动力学软件，模拟防火堤混凝土材料受爆炸冲击波时的动力学响应。分析爆炸冲击波作用过程中混凝土防火堤产生的应力应变，，判断防火堤在爆炸事故中的失效情况。并且对不同墙体厚度、载荷峰值、冲击波载荷作用时间条件下进行分析，得出有效的降低防火堤所受最大应力及应变的措施，增强防火堤承受冲击波载荷能力。 通过上述研究工作，得到罐区发生火灾、爆炸事故时防火堤受到的载荷大小以及受载时的防火堤承载力情况，分析结果表明火灾以及爆炸冲击波都会对防火堤造成结构破坏，在防火堤设计时应当考虑防火堤承受热载荷以及冲击载荷，对防火堤设计具有一定参考应用价值。
【关键词】：混凝土防火堤 罐区火灾 瞬态热分析 冲击波载荷
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE88;X932
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 防火堤设计规范12-13
• 1.2.2 防火堤相关文献研究情况13-14
• 1.2.3 罐区常见事故对防火堤的破坏作用14
• 1.2.4 钢筋混凝土材料高温力学性能研究14-16
• 1.2.5 爆炸冲击波载荷作用下结构的动力响应研究16
• 1.3 论文研究内容及意义16-19
• 1.3.1 论文研究目的及内容16-17
• 1.3.2 论文研究特色及意义17-19
• 第二章 罐内火灾模拟实验及防火堤材料受火实验研究19-33
• 2.1 实验目的19
• 2.2 实验设计19-25
• 2.2.1 实验系统与主要装置19-24
• 2.2.2 实验内容24-25
• 2.3 实验结果及分析25-32
• 2.3.1 储罐油池火燃烧发展过程25-26
• 2.3.2 储罐油池火温度分布规律26-27
• 2.3.3 储罐油池火辐射分布规律27-28
• 2.3.4 混凝土材料受火灾后截面温度分析28-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 罐区池火灾数值模拟研究及实验对比分析33-42
• 3.1 储罐池火灾模型33-36
• 3.1.1 池火灾特性33-34
• 3.1.2 火灾控制方程34-36
• 3.2 实验储罐模拟计算过程36
• 3.2.1 基础数据36
• 3.2.2 数值模型与边界条件36
• 3.2.3 燃烧反应数值分析36
• 3.3 实验储罐池火特性数值模拟结果及实验对比36-39
• 3.3.1 火焰温度分布37-38
• 3.3.2 火焰辐射分布38-39
• 3.4 罐区池火灾特性数值模拟结果分析39-41
• 3.4.1 储罐内池火灾数值模拟分析39-40
• 3.4.2 防火堤内池火灾数值模拟分析40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 罐区防火堤受池火灾热载荷有限元分析42-57
• 4.1 钢筋混凝土防火堤的截面温度场有限元热分析42-46
• 4.1.1 瞬态热分析基本理论43-44
• 4.1.2 基本假设44
• 4.1.3 防火堤受热载荷初始条件以及热工参数选取44-45
• 4.1.4 计算模型的确定45-46
• 4.2 模拟结果分析46-53
• 4.2.1 实验条件下的混凝土热响应分析46-49
• 4.2.2 实际罐区火灾事故条件下的混凝土热响应分析49-53
• 4.3 罐区防火堤受火灾损伤力学性能计算53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 罐区防火堤受爆炸冲击波载荷有限元分析57-73
• 5.1 引言57-59
• 5.1.1 冲击波超压冲击动力特性分析57-58
• 5.1.2 防火堤受储罐爆炸冲击波超压计算58-59
• 5.2 防火堤有限元模型建模59-63
• 5.2.1 钢筋混凝土结构有限元分析模型59-61
• 5.2.2 钢筋混凝土防火堤的有限元模型61-63
• 5.3 钢筋混凝土防火堤的模拟结果分析63-67
• 5.3.1 位移分析63-65
• 5.3.2 应力分析65-67
• 5.3.3 应变分析67
• 5.4 影响因素分析67-70
• 5.4.1 厚度的影响68
• 5.4.2 载荷峰值的影响68-69
• 5.4.3 冲击波载荷作用时间的影响69-70
• 5.5 不同事故形式下防火堤的受载分析70-71
• 5.6 本章小结71-73
• 结论与展望73-75
• 结论73-74
• 展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附件81

【参考文献】

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本文编号：605836