大型原油储罐是我国战略石油储备的关键设备,一旦发生事故,后果不堪设想。为保障其安全平稳运行,研究大型原油储罐的强度与稳定性已经成为石化企业和安全领域的一个重要课题。以我国某油库10×10~4m~3大型原油储罐为研究对象,在现场应力测试的基础上,采用有限元仿真计算和理论研究的方式,对其开展强度分析与稳定性研究。主要内容如下:在我国某油库10×10~4m~3大型外浮顶储罐的水压试验过程中,采取电阻应变测量技术对其进行现场应力测试,成功获取大量真实可靠的测试数据,掌握了储罐底板及壁板的应力水平及分布规律,为储罐运行的安全评定积累了宝贵资料。采用ANSYS有限元软件,同时考虑环墙式地基、底板的非锚固、抗风圈及支撑、加强圈及肋板、包边角钢、变壁厚等因素的影响,建立了用于计算强度、变形及稳定性分析的非锚固变壁厚储罐有限元全模型。模型中抗风圈、加强圈、支撑、肋板均以实际几何结构进行创建,从而真实反映了几何结构不连续所产生的二次应力分布特征。通过有限元计算定量分析了底板边缘板厚度、外边缘板宽度、地基的钢筋混凝土环墙宽度对壁板与底板连接的大角焊缝处应力的影响,提出更为合理的值。为分析地基沉降对储罐结构性能的影响,利用Fourier级数模拟储罐地基的实测沉降数据,通过将谐波沉降加载到地基下表面的仿真模型,分析地基的单次谐波沉降对储罐各部分应力的影响,确定了储罐的危险位置。基于大量的储罐基础沉降实测数据,对国内外沉降评价标准进行了对比研究。对地基谐波沉降下大型储油罐的罐壁径向变形进行了数值计算,研究液位、沉降量对罐壁径向变形的影响规律,确定了单次谐波时,地基沉降幅值的临界允许值。拟合了组合谐波沉降在最高液位下引起的罐壁径向变形公式,研究表明,拟合公式可普遍用于工程实践中地基实际沉降引起的罐壁变形评价。基于Ramberg-Osgood模型,采用非线性稳定算法研究了地基谐波沉降对储罐地震载荷作用下屈曲临界应力的影响,包括两种常见的震害模式,罐壁底部的象足屈曲和高处罐壁的屈曲。考虑材料特性对罐壁弹塑性失稳的影响,通过储罐象足屈曲的临界应力计算公式,分析了材料的屈强比、屈服强度以及罐壁环向应力对屈曲强度的影响,为大型储罐的抗震设计提供技术保障。