臥式埋地罐土層壓力計算方法研究

吳 皓

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

臥式埋地罐常用于存儲汽油、柴油、煤油、渣油等油品, 被廣泛應用于油庫、加油站、化工廠等場所，同地上臥罐相比，具有消防設施簡單、有較強的防火防爆能力、節省土地資源、降低工程造價等特點。但是由于臥式埋地罐要承受土層壓力，因此在設計中應充分考慮土層壓力對設備安全的影響。目前國內相關的設計標準和規范還沒有對這部分內容的明確規定。

土層對于埋地罐的影響主要體現在2個方面：

1) 土層覆蓋于臥罐之外，對埋地罐附加外壓作用；

2) 土層重量作為均布載荷作用于埋地罐，使鞍座承受的載荷和殼體中的應力增大。

在埋地罐設計中應考慮以上兩者的影響并進行相關計算與設計。

1 現有埋地罐土層壓力計算方法

根據土力學基礎【1】，距離地面深度為H的截面處豎直土壓力pv為：

pv=γHgPa

(1)

式中：γ——土層密度,kg/m3；

H——離土層表面的深度,m；

g——重力加速度，m/s2，此處取值為9.81 m/s2。

在H深度上土層同時存在的側向壓力ph為：

ph=Kpv=KγHgPa

(2)

式中K為側壓系數，可根據土體內摩擦角φ計算獲得【2】，即：

K=1-sin(φ)

(3)

對于埋地罐筒體上最大土層壓力作用點的位置，目前國內的文獻總體有兩種看法【3】，一種認為埋地罐的最大壓力在筒體頂部，基于式(1)和(2)有最大壓力pmax為：

pmax=γH0gPa

(4)

式中：H0——筒體頂部到土層表面的距離,m。

另一種觀點認為，埋地罐的最大壓力出現在筒體水平軸對稱平面以上1/3倍半徑的位置【4】。這一結論主要依據擋土墻計算中土層作用力的作用點位于擋土墻下端以上1/3的位置【1】。……