随着国家石油产业的发展及国家石油战略储备的实施,石油储罐所扮演的角色越来越重要。当石油储罐遭遇地震时,无论是结构破坏还是由此引发的次生灾害,对人类生命及财产都会产生严重的威胁。现行的储罐设计中,将地基视为刚性,忽略桩-土间的相互作用。而实际的工程显示,桩土相互作用对储罐有较大的影响。基于此点的考虑,并根据科研基金项目的要求为此展开了关于桩-土-储罐体系的一系列研究,主要包括振动台试验及数值仿真分析。本文在国内外学者的研究基础上,针对桩-土-储罐体系进行了振动台试验,研究了加速度沿土体高度方向的变化规律,结构体系的放大效应,长短周期地震波对储液晃动波高的影响。利用ADINA软件对试验模型进行仿真分析。并以此为基础利用ADINA软件进行了10万方大型石油储罐-桩-土体系的数值仿真分析,具体研究内容如下:1.第一阶段振动台试验(桩-土-集中力试验):第一阶段振动台试验按照相似理论,并根据实验室现有设备进行振动台模型试验的设计。上部储罐考虑成单质点体系,以集中力形式表现,桩采用铝合金管桩,土体采用当地粉质粘土。试验结果显示:土体地表加速度被放大;当输入加速度峰值较小时,土层各点加速度放大倍数沿土体高度方向逐渐增大,当输入加速度峰值增加时,土层中各点加速度放大倍数沿土体高度方向先减小后增大;土体地表加速度放大倍数大于桩头加速度放大倍数;2.第二阶段振动台试验(桩-土-有机玻璃储罐试验):第二阶段振动台试验放宽了相似关系,以储罐替换上部集中力。上部储罐有两种罐型,储罐直径均为0.9m,高径比分别为0.88、1.52。为研究长短周期地震波对储液晃动波高的影响,增加部分地震波,将所有地震波分为一般地震动和长周期地震动。试验结果显示:结构放大效应整体表现为沿结构高度方向增大。且随着地震动输入峰值的增加,结构体系的放大倍数减小;地震动输入峰值较小时,上部储罐加速度放大倍数沿储罐高度逐渐放大。当输入峰值增加时,罐壁加速度沿高度方向先减小后增大。所有工况中,罐液耦合明显处加速度最大;一般地震动时,随着输入加速度峰值的增加,储液晃动波高大致呈线性增加。长周期地震动下则为非线性增加;长周期地震动作用下,储液晃动波高大于一般地震动情况。因此对于储液罐来说,长周期地震动不容忽视;储罐类型不同,液体产生的晃动波高不同。细高型储罐相比一般储罐,液体产生的波高稍大。长短周期地震动激励下,都表现出此种规律。3.数值仿真分析:对上述第二阶段振动台试验中H=0.8m的储罐体系进行数值仿真分析,仿真与试验互为验证。并以此为基础建立10万方大型石油储罐-桩-土体系模型,分别输入三向、单向地震动进行分析。结果表明:与刚性地基相比,考虑桩土相互作用后,储罐的基底剪力、倾覆弯矩、动液压力减小,但波高增大;软土层对水平向地震动有明显减弱作用,对竖向地震动无减弱作用;三向地震动输入时储罐基底剪力、倾覆弯矩、动液压力、罐壁有效应力、动液压力、储液晃动波高均大于单向地震动输入时的情况;对于土体加速度放大倍数来说,整体变化趋势一致,但三向地震动输入时的地表加速度稍大。