LNG儲(chǔ)罐研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)*

單彤文

(中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司 北京 100028)

自2006年大鵬LNG接收站投產(chǎn)以來(lái)，中國(guó)LNG儲(chǔ)罐的最長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間已經(jīng)超過11年。目前國(guó)內(nèi)大型LNG儲(chǔ)罐的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到40多個(gè)，LNG的累計(jì)進(jìn)口量已超過1.5×108t，其中中國(guó)海油的進(jìn)口量已經(jīng)超過了1.0×108t。2017年中國(guó)天然氣消費(fèi)比重提高到了6.8%左右，按照國(guó)家能源局的規(guī)劃，2020年這一比重將有可能達(dá)到10%。在國(guó)家的調(diào)控下，前幾年放緩了LNG接收站的建設(shè)，但從2016年起又逐漸加快了進(jìn)度，目前國(guó)內(nèi)在建的LNG儲(chǔ)罐有6座，2018年有望達(dá)到15座以上，其中主力罐容為16×104m3，還有2座20×104m3的國(guó)內(nèi)最大儲(chǔ)罐將在上海洋山港破土動(dòng)工。

與LNG儲(chǔ)罐建設(shè)相對(duì)應(yīng)的是儲(chǔ)罐核心技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)已完全具備LNG儲(chǔ)罐的自主設(shè)計(jì)能力[1],目前在常規(guī)全容儲(chǔ)罐研究方面的成果較多，但多集中在數(shù)值模擬計(jì)算方面；超大型儲(chǔ)罐研究成果較少，但相關(guān)研究和設(shè)計(jì)單位已經(jīng)掌握27×104m3以內(nèi)的全容儲(chǔ)罐核心技術(shù)，隨時(shí)可實(shí)現(xiàn)工程化。目前新型儲(chǔ)罐有多種型式，如自支撐儲(chǔ)罐、全混凝土儲(chǔ)罐、地下儲(chǔ)罐、海上儲(chǔ)罐等，但在國(guó)內(nèi)這些新型儲(chǔ)罐尚未工程化應(yīng)用。本文深入調(diào)研了LNG儲(chǔ)罐的研究進(jìn)展，分析了目前LNG儲(chǔ)罐研究中的不足，并對(duì)LNG儲(chǔ)罐未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，可為今后LNG儲(chǔ)罐研究提供有益的借鑒。

1 常規(guī)LNG儲(chǔ)罐研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

常規(guī)儲(chǔ)罐以全容儲(chǔ)罐為主，其優(yōu)點(diǎn)是安全性高、占地少、完整性和技術(shù)可靠性高[2-3]。圖1為L(zhǎng)NG全容儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 LNG全容儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)

1.1 研究進(jìn)展

目前，有關(guān)全容儲(chǔ)罐方面的研究多集中在全模型建模分析、地震響應(yīng)分析、隔震研究、基礎(chǔ)研究、局部構(gòu)件計(jì)算以及其他偶然作用計(jì)算等方面。

1.1.1全模型建模分析

由于全容儲(chǔ)罐的復(fù)雜性，很難用一般的理論公式進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，目前全模型建模成為儲(chǔ)罐計(jì)算研究的重要方向，常用的軟件有ANSYS、ABAQUS、LUSAS、MIDAS、ADINA等[4-5]。張超 等[6]基于仿真云平臺(tái)，建立了LNG儲(chǔ)罐全模型，并進(jìn)行了多個(gè)案例分析，驗(yàn)證了基于云平臺(tái)的LNG儲(chǔ)罐全模型的有效性；翟希梅 等[7-11]通過建立三維有限元模型，分析了施工模板材料、施工質(zhì)量、施工季節(jié)等對(duì)混凝土外罐溫度應(yīng)力分布的影響及其規(guī)律。

隨著計(jì)算機(jī)及有限元技術(shù)的發(fā)展，全模型建模越來(lái)越精細(xì)，計(jì)算結(jié)果越來(lái)越準(zhǔn)確。但現(xiàn)階段仍需基于一定的基本假設(shè)和簡(jiǎn)化，無(wú)法做到完全的實(shí)況模擬和全模型的研究，目前多集中在將儲(chǔ)罐的各部分進(jìn)行模型細(xì)化，對(duì)各部分之間的耦合考慮仍不夠充分。

1.1.2地震響應(yīng)分析

全容儲(chǔ)罐的地震響應(yīng)分析，是儲(chǔ)罐計(jì)算需要考慮的最重要的內(nèi)容之一，需考慮OBE(運(yùn)行基準(zhǔn)地震)和SSE(安全停運(yùn)地震)2種地震工況。最初的BS7777標(biāo)準(zhǔn)[12]對(duì)于SSE的規(guī)定為10 000年一遇，要求極高，隨著儲(chǔ)罐建設(shè)技術(shù)的成熟以及對(duì)事故概率的重新評(píng)判，在EN14620標(biāo)準(zhǔn)[13]中已將SSE的規(guī)定降為5 000年一遇，近年頒布的ACI376[14]和GB51156[15]兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已將SSE規(guī)定降為2 500年一遇。

在地震響應(yīng)研究方面，趙欣月[16]建立了16×104m3的LNG儲(chǔ)罐混凝土外罐的精細(xì)化模型，研究了不同工況下LNG儲(chǔ)罐混凝土外罐的振動(dòng)特性，并開展了單向、雙向和三向時(shí)程地震響應(yīng)分析；翟希梅 等[11]利用直接耦合法對(duì)液體單元和罐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流固耦合約束，采用縮減法對(duì)儲(chǔ)罐的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析；周利劍 等[17]對(duì)有內(nèi)罐和無(wú)內(nèi)罐的LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行了地震響應(yīng)分析。

目前,儲(chǔ)罐的地震響應(yīng)研究主要分為譜分析和時(shí)程分析兩部分，上述相關(guān)規(guī)范多是對(duì)譜分析的規(guī)定。實(shí)際上時(shí)程分析才更能體現(xiàn)儲(chǔ)罐在整個(gè)地震過程中的受力和變形隨時(shí)間的變化。目前時(shí)程分析研究的不足之處在于儲(chǔ)罐并非獨(dú)立的體系，還要考慮儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)，如樁基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)等，如果將這些因素都考慮到，模型單元的數(shù)量則可能需要指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，且需要重點(diǎn)考慮地基模型邊界的處理，如果存在邊界反射，其計(jì)算結(jié)果一定是不準(zhǔn)確的。

1.1.3隔震研究

由于儲(chǔ)罐在抗震方面的高要求，不少學(xué)者對(duì)儲(chǔ)罐的隔震系統(tǒng)開展研究，以尋求合理的隔震方案。Tsopelas等[18]、Bohler 等[19]研究了LNG儲(chǔ)罐3種鉛芯橡膠支座的隔震體系數(shù)值模型，對(duì)比了隔震結(jié)構(gòu)的最大加速度；Christovasilis 等[20-21]采用簡(jiǎn)化力學(xué)模型分析了隔震與非隔震的LNG儲(chǔ)罐，并建立了三維有限元儲(chǔ)罐模型，分析了其計(jì)算精度，并驗(yàn)證了簡(jiǎn)化力學(xué)模型的有效性；孫建剛 等[22]基于反應(yīng)譜設(shè)計(jì)理論建立了2種LNG儲(chǔ)罐力學(xué)模型，推導(dǎo)了LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)隔震的地震響應(yīng)參數(shù)；屈長(zhǎng)龍 等[23]分析了現(xiàn)有大型建筑物的減震隔震措施，并結(jié)合LNG儲(chǔ)罐隔震工程設(shè)計(jì)的需求，提出了用于LNG儲(chǔ)罐反應(yīng)譜分析的標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合模型。

儲(chǔ)罐的隔震研究在基本理論上是成熟的，與其他建筑物并無(wú)不同，但是儲(chǔ)罐有其自身的特點(diǎn)，即基礎(chǔ)面積非常大。以使用了隔震墊的某項(xiàng)目LNG儲(chǔ)罐為例，由于基礎(chǔ)的收縮性，引起了隔震墊的水平變位，對(duì)隔震墊的耐久性有很大的影響，如果隔震墊發(fā)生破損，更換是非常大的難題。但是目前尚無(wú)關(guān)于隔震墊更換的研究。

1.1.4基礎(chǔ)研究

除基礎(chǔ)直接坐落在基巖上的儲(chǔ)罐以外，大多數(shù)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)采用的是樁基礎(chǔ)，由于要承受地震作用下的巨大水平荷載，儲(chǔ)罐的樁基礎(chǔ)一般具有樁徑大、樁數(shù)多的特點(diǎn)。在LNG儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)研究方面，王鷹[24]結(jié)合天津某LNG儲(chǔ)罐工程，采用FLAC3D軟件模擬了樁基礎(chǔ)的工作原理，從大型LNG儲(chǔ)罐下樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法、布樁方式、隔震設(shè)計(jì)等3方面進(jìn)行了優(yōu)化分析；賀超[25]根據(jù)理論分析確定了群樁基礎(chǔ)中樁的載荷與沉降比值，采用ANSYS有限元模型建立了LNG儲(chǔ)罐的整體模型，并進(jìn)行了沉降計(jì)算；肖立 等[26]在考慮安全停運(yùn)地震(SSE)荷載的基礎(chǔ)上，計(jì)算了儲(chǔ)罐上部結(jié)構(gòu)的水平力和豎向力以及樁基礎(chǔ)的數(shù)量，得出了一般情況下樁基礎(chǔ)的數(shù)量受水平力控制的結(jié)論。

目前儲(chǔ)罐基礎(chǔ)研究所采用的方法主要是理論公式法和數(shù)值模擬法，其中理論公式法的難點(diǎn)在于如何對(duì)上部結(jié)構(gòu)傳遞的載荷進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。從目前的研究成果來(lái)看，理論公式法已經(jīng)形成一套比較完整的體系，對(duì)于均勻地層工況的計(jì)算精度也是滿足要求的；但對(duì)于樁長(zhǎng)變化較大的儲(chǔ)罐基礎(chǔ)，無(wú)論是理論公式法還是數(shù)值模擬法，都是比較難解決的問題，還需要開展更為精細(xì)的工作。

1.1.5局部構(gòu)件計(jì)算

對(duì)儲(chǔ)罐局部構(gòu)件(如穹頂頂梁框架、錨固帶等)的模擬計(jì)算，也是LNG儲(chǔ)罐分析研究的一個(gè)方向。翟希梅 等[27]對(duì)LNG儲(chǔ)罐頂梁框架系統(tǒng)進(jìn)行了非線性載荷-位移施工過程模擬，獲取了屈曲臨界點(diǎn)處的屈曲模態(tài)形式，確定了帶鋼板網(wǎng)殼的合理初始幾何缺陷形式，探討了蒙皮鋼板對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定承載力的影響，分析了相關(guān)參數(shù)對(duì)帶鋼板網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響；肖立 等[28]基于ABAQUS有限元計(jì)算平臺(tái)，以某LNG儲(chǔ)罐為例，建立了內(nèi)罐的錨固系統(tǒng)模型，闡述了錨固系統(tǒng)分析時(shí)所需考慮的載荷和載荷組合，并針對(duì)不同載荷組合工況進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，得出了錨固系統(tǒng)各部分的受力情況，分析了各計(jì)算工況的差異，找出了錨固系統(tǒng)受力最不利位置，認(rèn)為在錨固系統(tǒng)中不應(yīng)將錨固帶蓋板作為受力構(gòu)件考慮。

儲(chǔ)罐全模型的研究主要考慮儲(chǔ)罐整體，對(duì)于局部細(xì)節(jié)很難全面考慮，因此局部構(gòu)件的研究和相關(guān)計(jì)算必不可少，難點(diǎn)在于如何設(shè)定局部構(gòu)件的邊界條件，如位移邊界條件、溫度邊界條件等。目前，有關(guān)局部構(gòu)件計(jì)算研究中，對(duì)于壁板疲勞分析、抗壓圈預(yù)埋件、錨具局部受力分析等方面研究成果還較少。

1.1.6其他偶然作用研究

張超 等[29]基于導(dǎo)熱、對(duì)流及輻射理論建立了LNG儲(chǔ)罐傳熱物理模型，對(duì)正常運(yùn)行及泄漏工況進(jìn)行了分析；葛慶子 等[30]采用LS-DYNA有限元軟件對(duì)飛機(jī)撞擊特大型LNG儲(chǔ)罐的全過程進(jìn)行了仿真分析，考慮了外罐、保冷層及內(nèi)罐的接觸問題，建立了F-15戰(zhàn)斗機(jī)模型，并以不同角度和不同速度撞擊LNG儲(chǔ)罐，結(jié)論認(rèn)為一般全容儲(chǔ)罐所能承受的最大撞擊速度為160 m/s；周國(guó)發(fā) 等[31]基于ADINA建立了16×104m3的儲(chǔ)罐和沖擊導(dǎo)彈的有限元模型，研究了導(dǎo)彈的質(zhì)量、初始速度、儲(chǔ)罐外壁的配筋率及混凝土的強(qiáng)度等不同因素作用下儲(chǔ)罐外罐的力學(xué)行為。

目前關(guān)于偶然作用的研究可概括為內(nèi)部偶然作用(如泄漏等)和外部偶然作用(如爆炸沖擊等)，其中內(nèi)部偶然作用的分析已經(jīng)達(dá)到定量的程度；但外部偶然作用的分析雖然有一定的數(shù)據(jù)支持，但從成熟度、模擬的精確程度方面來(lái)看仍未突破定性階段。

1.2 目前存在不足及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

目前常規(guī)LNG儲(chǔ)罐研究存在不足主要集中在以下2個(gè)方面：

1) 研究手段單一。目前的研究手段多集中在有限元軟件計(jì)算方面。從科學(xué)的角度考慮，要驗(yàn)證研究成果的正確性，必須有2種或2種以上的研究方法得出的結(jié)果作為對(duì)比，否則僅憑1種手段得出的結(jié)果往往缺乏可信度。

2) 基本參數(shù)不明確。如前所述，LNG儲(chǔ)罐對(duì)于地震作用要求很高，地震響應(yīng)分析必須考慮OBE和SSE工況。從目前的研究成果來(lái)看，不少地震響應(yīng)計(jì)算并未對(duì)此進(jìn)行明確，由此可能導(dǎo)致的結(jié)果是對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)結(jié)論值得商榷。

未來(lái)常規(guī)LNG儲(chǔ)罐研究發(fā)展趨勢(shì)主要集中在以下3個(gè)方面：

1) 精細(xì)化。在構(gòu)件的模擬上，為追求精度，往往需要建立數(shù)以萬(wàn)計(jì)的單元。未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得研究人員不必過于在意控制所建LNG模型的單元數(shù)量，模型研究將逐步向精細(xì)化方向發(fā)展，模型單元數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)一定是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展呈指數(shù)型的增長(zhǎng)。

2) 集成化。集成化首先得益于各有限元計(jì)算軟件的不斷創(chuàng)新發(fā)展，使得LNG儲(chǔ)罐模擬計(jì)算中的流固耦合、熱固耦合、多場(chǎng)耦合、動(dòng)力分析、樁土相互作用等問題得以解決；其次也得益于計(jì)算機(jī)能力的增強(qiáng)，使得耦合計(jì)算能夠順利開展。集成化將使得LNG儲(chǔ)罐全模型模擬的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3) 多樣化。隨著研究的不斷深入，為了驗(yàn)證某一種方法的準(zhǔn)確性，必然要引入其他研究方法。除了數(shù)值計(jì)算和理論計(jì)算外，試驗(yàn)研究、實(shí)際監(jiān)測(cè)將會(huì)逐步被應(yīng)用于LNG儲(chǔ)罐的相關(guān)研究中，目前已有某些研究機(jī)構(gòu)開始著手開展相關(guān)工作。

2 超大型LNG儲(chǔ)罐研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

有關(guān)大型儲(chǔ)罐和超大型儲(chǔ)罐的罐容，目前沒有一個(gè)明確的規(guī)定。從儲(chǔ)罐的建造情況來(lái)看，傾向于將20×104m3及以上的儲(chǔ)罐視作超大型儲(chǔ)罐。由于目前可利用的岸線減少，優(yōu)良站址稀缺，土地審批手續(xù)復(fù)雜，新建LNG接收站的占地面積被進(jìn)一步壓縮，這就要求陸上LNG接收站折合成單位面積的存儲(chǔ)量必須增加，從而使得LNG儲(chǔ)罐向大型化發(fā)展[1]。目前江蘇有1座20×104m3的LNG儲(chǔ)罐已經(jīng)投產(chǎn)，上海有2座20×104m3的儲(chǔ)罐將在近期開工建設(shè)。但在超大型儲(chǔ)罐的研究方面，尚沒有太多的進(jìn)展。余曉峰 等[32]基于有限元軟件，建立了27×104m3的LNG全容儲(chǔ)罐模型，對(duì)地震作用下超大型儲(chǔ)罐的流固耦合模態(tài)進(jìn)行了研究；黃海杰[33]通過精細(xì)化建模，對(duì)20×104m3的LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行了低溫效應(yīng)分析，總結(jié)了溫度對(duì)外罐結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。

從本質(zhì)上，如果采用全容儲(chǔ)罐的罐型，超大型儲(chǔ)罐和一般儲(chǔ)罐沒有大的區(qū)別,相關(guān)研究的發(fā)展趨勢(shì)與全容儲(chǔ)罐基本一致，即向精細(xì)化和集成化建模計(jì)算發(fā)展。目前世界上最大的全容儲(chǔ)罐是KOGAS在Samcheok液化天然氣接收站建造的3座27×104m3的地上全容儲(chǔ)罐。伴隨著罐容的增大，全容儲(chǔ)罐在外形尺寸、外罐截面尺寸、內(nèi)罐壁厚、錨固形式、不均勻沉降、預(yù)應(yīng)力損失等方面將面臨諸多挑戰(zhàn)，因此全容罐的罐容不可能無(wú)限制地增大。國(guó)內(nèi)中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海油等三大石油公司均已開展27×104m3儲(chǔ)罐的研究工作。如有合適的機(jī)會(huì)，27×104m3以下的全容儲(chǔ)罐在國(guó)內(nèi)可以隨時(shí)落地。

薄膜罐和地下罐也是常用的儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)，理論上來(lái)講最大罐容可以超過全容罐，但目前對(duì)于薄膜罐和地下罐的研究還比較少，也僅是在可行性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上與全容罐進(jìn)行的對(duì)比介紹[34-35]，現(xiàn)階段在國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。從短期來(lái)看，薄膜罐和地下罐只能算作是一個(gè)研究方向，很難成為發(fā)展的趨勢(shì)，即使國(guó)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)在掌握了全容儲(chǔ)罐的核心技術(shù)并滿足企業(yè)自身需要之后，也很難在薄膜罐和地下罐研究方面持續(xù)地投入時(shí)間和精力；但從長(zhǎng)期來(lái)看，在世界范圍內(nèi)薄膜罐和地下罐還是有很廣闊的應(yīng)用前景。

3 新型LNG儲(chǔ)罐研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

新型LNG儲(chǔ)罐主要分為3種：自支撐式LNG儲(chǔ)罐[36]、全混凝土LNG儲(chǔ)罐和海上LNG儲(chǔ)罐。國(guó)內(nèi)已有少量機(jī)構(gòu)正在開展新型LNG儲(chǔ)罐的研究，新型LNG儲(chǔ)罐的研究在世界范圍內(nèi)也是一個(gè)比較領(lǐng)先的研究方向。

3.1 自支撐式LNG儲(chǔ)罐

如圖2所示，自支撐式LNG儲(chǔ)罐采用的是復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)罐，在受力方面遠(yuǎn)優(yōu)于一般的壁板結(jié)構(gòu)，因而不再受9%Ni鋼壁厚規(guī)范上限50 mm、厚板焊接難等方面限制。一方面，復(fù)合式肋片壁板可以提前預(yù)制，可節(jié)約40%以上的工期；另一方面，壁板薄，高空焊接量少，施工周期縮短。壁板厚度為等厚板，肋片及加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)均為小尺寸板材，材料成品要求不高，且復(fù)合內(nèi)罐提高了材料力學(xué)利用率，內(nèi)罐節(jié)約成本預(yù)計(jì)10%以上?？梢?，自支撐式儲(chǔ)罐對(duì)于LNG儲(chǔ)罐而言是非常好的內(nèi)罐改進(jìn)思路。

圖2 自支撐式LNG儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)

3.2 全混凝土LNG儲(chǔ)罐

全混凝土LNG儲(chǔ)罐是將全容儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料由9%Ni鋼改為混凝土，內(nèi)外罐均為混凝土結(jié)構(gòu)。國(guó)外如ACI376已將全混凝土儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)納入規(guī)范，也有建成的工程實(shí)例[37-39]。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)此類儲(chǔ)罐的研究還較少。全混凝土儲(chǔ)罐的造價(jià)低，以16×104m3全容儲(chǔ)罐為例，可節(jié)約20%的成本[40]，且全混凝土儲(chǔ)罐內(nèi)外罐可以同時(shí)建造，可大大縮短LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)工期。

全混凝土LNG儲(chǔ)罐值得今后在國(guó)內(nèi)大力推廣，但在相關(guān)研究方面還要從基礎(chǔ)做起，包括混凝土低溫力學(xué)性能試驗(yàn)、全混凝土儲(chǔ)罐在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)、混凝土內(nèi)罐開裂研究等。

3.3 海上LNG儲(chǔ)罐

海上LNG儲(chǔ)罐在可使用面積、穩(wěn)定性、存儲(chǔ)能力、建設(shè)周期等方面具有很大的優(yōu)越性，不少國(guó)家已經(jīng)把建設(shè)海上LNG終端定為大力發(fā)展的目標(biāo)。從目前的研究成果來(lái)看，工程化的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，適合大力推廣。目前我國(guó)LNG接收站選址變得越來(lái)越困難，浮式儲(chǔ)存再氣化裝置(FSRU)的應(yīng)用也存在諸多挑戰(zhàn)，因此開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、靈活、實(shí)施快速、便于快速推廣的海上(水上)中小型LNG接收終端技術(shù)是適應(yīng)市場(chǎng)、應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的迫切需要。

在海上LNG儲(chǔ)罐研究方面，Haug等[41]對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)LNG海上接收終端的發(fā)展情況進(jìn)行了闡述，對(duì)不同形狀的附屬結(jié)構(gòu)以及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的受力模式及特點(diǎn)進(jìn)行了分析，總結(jié)了設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中需要考慮的主要因素；Sullivan等[42]對(duì)重力式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(GBS)(圖3)接收終端和海上接收模塊與陸上接收終端進(jìn)行了對(duì)比，從結(jié)構(gòu)的受力、基礎(chǔ)型式、施工周期、造價(jià)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行了分析；國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)海上LNG儲(chǔ)罐運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、抗冰系統(tǒng)等方面也逐步開展了部分研究[43-45]。

圖3 GBS示意圖

總之，對(duì)于自支撐式LNG儲(chǔ)罐、全混凝土LNG儲(chǔ)罐及海上LNG儲(chǔ)罐，由于它們的結(jié)構(gòu)形式及施工方式與常規(guī)LNG儲(chǔ)罐均不相同，需要開展更深入的基礎(chǔ)研究，在未來(lái)研究中應(yīng)重點(diǎn)論證結(jié)構(gòu)的受力合理性和施工的可行性。

4 結(jié)論

1) 常規(guī)LNG儲(chǔ)罐在全模型建模分析、地震響應(yīng)分析、隔震研究、局部構(gòu)件計(jì)算、其他偶然作用研究等方面已開展了大量的研究工作，模型趨于精細(xì)化和集成化，充分考慮了模型的整體性和局部細(xì)節(jié)，各個(gè)子結(jié)構(gòu)之間的耦合作用也越來(lái)越多地應(yīng)用到模型之中。未來(lái)尚需進(jìn)一步研究的關(guān)鍵問題有：保冷材料建模計(jì)算、預(yù)應(yīng)力鋼筋建模計(jì)算、樁土耦合計(jì)算、地震時(shí)程分析時(shí)邊界條件處理、隔震墊的耐久性及更換方法等。另外，還需要在試驗(yàn)研究、理論計(jì)算、實(shí)際監(jiān)測(cè)分析等方面開展相應(yīng)的工作，以輔助驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2) 目前有關(guān)超大型LNG儲(chǔ)罐研究的公開發(fā)表成果還不多，但相關(guān)的能源企業(yè)也已掌握超大型儲(chǔ)罐的核心技術(shù)，如有合適的時(shí)機(jī)可隨時(shí)落地。超大型的薄膜罐和地下罐適用性更廣，但受制于薄膜技術(shù)和目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，現(xiàn)階段研究和落地的成果較少，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看薄膜罐和地下罐的應(yīng)用前景廣闊，應(yīng)當(dāng)開展更加深入的研究。

3) 新型LNG儲(chǔ)罐方面，自支撐儲(chǔ)罐是對(duì)內(nèi)罐設(shè)計(jì)改進(jìn)的很好補(bǔ)充思路；全混凝土儲(chǔ)罐在國(guó)內(nèi)的研究和發(fā)展尚未引起足夠的重視，應(yīng)開展階段性的基礎(chǔ)研究，使全混凝土儲(chǔ)罐的優(yōu)勢(shì)逐漸體現(xiàn)出來(lái)，以求早日應(yīng)用；海上LNG儲(chǔ)罐在國(guó)內(nèi)外均有一定的研究成果，更適用于中小型的LNG接收終端，目前已經(jīng)具備工程化的條件，但在可移動(dòng)性和模塊化生產(chǎn)方面，還需要進(jìn)一步細(xì)化研究。

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