[发明专利]一种基于均方收敛条件的不均匀沉降函数拟合方法

说明书

本发明公开了一种基于均方收敛条件的不均匀沉降函数拟合方法，采用最小二乘法拟合傅里叶沉降函数，且逐级增加傅里叶级数，逐级拟合出傅里叶沉降函数，并依次判断相邻两级的傅里叶沉降函数与实测沉降之间的均方差的大小关系，找出最小均方差所对应的某级傅里叶沉降函数作为最终所求的不均匀沉降函数，使得相关系数有所提高，以及使得各观测点的实测沉降值与拟合函数值之间差值也能有效降低，提高了沉降分析的准确度。

技术领域

本发明涉及常压储罐的风险检验技术领域，尤其是一种基于均方收敛条件的不均匀沉降函数拟合方法。

背景技术

常压储罐是能源战略储备的重要设备，属于典型的悬臂薄壳结构，由于地基松软，储罐常发生不同类型和程度的沉降，导致其结构失效。在对储罐进行基于风险的检验(Risk-based inspection，简称RBI)过程中，对沉降评价一个重要环节。GB/T 30578-2014《常压储罐基于风险的检验及评价》中将储罐失效的可能性F(t)定义成平均失效可能性F_G、总损伤系数D_f-tatal、管理系数F_M三者的乘积，即F(t)＝F_G·D_f-total·F_M。

其中，储罐沉降修正系数是影响总损伤系数D_f-tatal的重要因子，且储罐的沉降水平是否超标决定了沉降修正系数的高低。储罐的沉降基本分为三类：整体沉降、平面倾斜、不均匀沉降；储罐整体结构的沉降水平由此三类中一个或几个综合作用决定。

在分析不均匀沉降时，API653-2014、SY/T6620-2014等标准提出如下方式：

S1，将储罐沉降用余弦函数形式即a+b cos(θ+c)形式拟合出来；且拟合时要求拟合函数与实测沉降的相关系数平方R²≥0.9。

S2，计算各观测点的实测沉降与拟合函数之间差值S_m，计算方式为：

S_m＝[(y_m-u(θ_m))-(y_m-1-u(θ_m-1))+(y_m+1-u(θ_m+1))]/2；单位为米；

其中，m表示观测点，m＝1,2,3…；θ_m表示第m个观测点的角度；y_m表示第m个观测点的实测沉降值；u(θ_m)表示第m个观测点的拟合函数值；实测沉降值与拟合函数值单位均为m。

S3，计算实测沉降与拟合函数之间差值S_m的极限值S_max，该标准还根据结构力学理论可推导出不均匀沉降的极限值，即实测沉降与拟合函数之间差值S_m的极限值S_max；且该标准规定S_max≤11Y·L²/2E·H，其中，Y表示材料屈服强度；L表示相邻测点间弧长；E表示储罐材料弹性模量；H表示罐高。

S4，判断实测沉降与拟合函数之间差值S_m是否超出该极限值S_max，若超出，则表示储罐的沉降水平超标，储罐存在结构完整性的风险。

步骤S3中，以石油储备基地常见的100000m³储罐为例：

根据储罐材料12MnNiVR力学性质参数，Y＝226MPa(参照《压力容器.材料》GB150.2-2011第45页)；L一般取8.4～10m，为保守起见L＝8.4m；E＝206GPa；H＝21.8m；因此，可得S_max≤0.0252m。