[发明专利]一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置及方法

权利要求书

1.一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：包括实验模型、加载机构、监测机构和数据采集机构；所述实验模型呈拱形，且实验模型的主体为单层肋环型球面网壳结构；所述加载机构用于对所述实验模型上的加载点进行加载；在所述加载点处设置有所述监测机构，监测机构用于对加载点的力学状态、位移状态及应变状态进行监测；所述监测机构与所述数据采集机构电信号连接。

2.根据权利要求1所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述实验模型包括主径肋、次径肋、环杆和加强肋，单层肋环型球面网壳结构的实验模型的网壳呈对称结构，主径肋和次径肋二者沿网壳的径向平均分布并在球顶相交；环杆及加强肋呈现沿网壳圆周方向的环向分布，且环杆及加强肋与主径肋和次径肋组成刚性互交体系。

3.根据权利要求2所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述实验模型还包括周边支撑，所述周边支撑由最外围次径肋焊接的方钢以及在最外圈次径肋的居中位置环向布置的方钢构成，所述周边支撑用于对框架模型施加有效的全约束。

4.根据权利要求2所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述环杆、主径肋、次径肋和加强肋连接形成从拱顶至下部由大到小的多个单元网格，且每个节点仅有两根杆件交汇；所述加载点的位置为主径肋或次径肋与环杆或加强肋相交构成的刚性互交体系的节点的上表面。

5.根据权利要求1所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述加载机构包括液压加载器、液压承力架、管路系统及液压操纵台，所述液压加载器用于对加载点施加载荷，所述液压承力架用于承受液压加载器对实验模型加载时产生的平衡力系；所述管路系统用于将所述液压加载器和液压承力架与液压操纵台相连以实现液压加载；所述液压操纵台用于控制现场输出设备的状态并进行自动控制加载。

6.根据权利要求1所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述监测机构包括电阻应变片、应变仪和温度补偿片，所述电阻应变片布置在所述加载点处，所述电阻应变片与应变仪电信号连接；所述温度补偿片采用补偿块补偿法基于电桥特性设置，且所述温度补偿片与应变仪相连并用于消除温度变化对电阻应变片所产生的影响。

7.根据权利要求6所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述监测机构还包括位移传感器和拉力传感器，所述拉力传感器布置在所述加载点的下方，同时，所述加载点的下方还固定有所述位移传感器，所述位移传感器与地面之间留有间距；所述位移传感器和拉力传感器均与所述数据采集机构电信号连接。

8.根据权利要求7所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于：所述数据采集机构包括有数据采集卡和数据采集处理系统，所述位移传感器和拉力传感器与所述数据采集卡通过电信号连接，所述数据采集卡与数据采集处理系统电联接。

9.一种LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验方法，应用于权利要求1-8中任一项所述的LNG储罐穹顶大跨度稳定性实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：根据实验需要选定加载点的数量和位置，并在加载点处粘贴电阻应变片；

第二步：对实验装置及仪器进行正确的连线和焊接，并利用万用电表仪器及时进行检测，确保实验仪器及线路准确可用；

第三步：利用加载机构进行预载实验，并循环两次，而后卸载，检查装置的可靠性，消除节点和结合部位的间隙，使结构进入正常工作状态；

第四步：采用分级等量的荷载方式并利用液压加载器进行加载，先施加初载，初载施加完毕后将仪器调零并同时记录应变仪、位移传感器和拉力传感器的数据作为初读数；

第五步：分级加载，每加一级载荷后需要稳载5分钟，然后读取各参数数据；

第六步：为避免实验的偶然性误差，需进行至少两次的加载循环；

第七步：读取数据采集机构实验数据，对获取的数据进行分析和处理。