中、美、歐標(biāo)準(zhǔn)立式儲(chǔ)罐地基沉降計(jì)算及沉降允許值研究

李國(guó)文

大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司

立式儲(chǔ)罐基礎(chǔ)是油氣田地面工程中的重要構(gòu)筑物，對(duì)于大型儲(chǔ)罐，地基沉降是最重要的計(jì)算項(xiàng)目之一，過(guò)量的地基沉降會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐破壞從而發(fā)生泄漏事故[1]。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50473—2008[2]對(duì)于立式儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做了全面規(guī)定，國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)按此標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。中東地區(qū)項(xiàng)目大多要求按照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，非洲地區(qū)項(xiàng)目大多按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)（含英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)計(jì)。美國(guó)和歐洲都有儲(chǔ)罐本體設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)另有關(guān)于儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的導(dǎo)則，但其中未包含沉降計(jì)算方面的內(nèi)容，歐洲則沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

目前世界各國(guó)沒(méi)有公認(rèn)的儲(chǔ)罐地基沉降計(jì)算公式和沉降允許值標(biāo)準(zhǔn)，為便于工程設(shè)計(jì)人員在不同地區(qū)項(xiàng)目中參考，簡(jiǎn)要介紹了中、美、歐儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、地基沉降計(jì)算方法和沉降允許值要求。但地基沉降計(jì)算方法種類(lèi)繁多，且每種計(jì)算方法其參數(shù)的確定都涉及大量的圖表和規(guī)定，本文僅介紹了標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其配套手冊(cè)中明確列出的計(jì)算方法，主要目的是提供相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)的具體條文或章節(jié)，供設(shè)計(jì)人員自行查閱。

1 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

1.1 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)工程依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50473—2008 和GB 50007—2001[3]進(jìn)行設(shè)計(jì)。GB 50473—2008 詳細(xì)規(guī)定了儲(chǔ)罐地基基礎(chǔ)各方面的相關(guān)要求，包括地質(zhì)勘察、基礎(chǔ)選型、荷載及荷載組合、環(huán)墻計(jì)算、地基承載力計(jì)算、沉降計(jì)算和沉降允許值等。GB 50473—2008的地基沉降公式來(lái)源于GB50007—2011。

1.2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有API STD 650—2020[4]、API STD 653—2018[5]、PIP STE03020—2005[6]、AASHTO LRFDBDS[7]和UFC 3-220-10[8]。

API STD 650—2020 對(duì)立式儲(chǔ)罐的材料、設(shè)計(jì)、建造、安裝、檢測(cè)、焊接程序做了具體規(guī)定，其附錄B 給出了儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工的推薦做法，簡(jiǎn)要介紹了基礎(chǔ)形式和環(huán)墻構(gòu)造等，規(guī)定了充水試驗(yàn)期間需報(bào)告的儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降允許值，但未給出荷載及組合、環(huán)墻尺寸及配置鋼筋計(jì)算公式、沉降計(jì)算公式等內(nèi)容。

API STD 653—2018 規(guī)定了依據(jù)API STD 650—2020 建造的儲(chǔ)罐保持完整性的最低要求，包括上述儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)、維修、改造、移位和重建，其附錄B是已建罐底板沉降的評(píng)估規(guī)定，包括沉降分類(lèi)、確定允許沉降量和維修三部分，但未提供儲(chǔ)罐地基沉降和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的具體方法。

PIP STE03020—2005為儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)導(dǎo)則，給出了儲(chǔ)罐基礎(chǔ)選型建議、環(huán)墻基礎(chǔ)計(jì)算公式、環(huán)墻構(gòu)造規(guī)定和儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降允許值，但未提供地基沉降計(jì)算公式。

美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)（AASHTO）的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（LRFDBDS）提供了基礎(chǔ)沉降計(jì)算公式，但未提供圓形面積均布荷載作用下地基土的應(yīng)力分布。

美國(guó)國(guó)防部《聯(lián)合設(shè)施準(zhǔn)則》土力學(xué)分冊(cè)UFC 3-220-10 規(guī)定了沉降計(jì)算方法和圓形面積均布荷載作用下地基土的應(yīng)力分布圖。

1.3 歐洲標(biāo)準(zhǔn)（含英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）

相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有EN 14015—2004[9]、EN 1997-1：2004[10]、EN 1997-2：2005[11]和BS 8004：2015[12]，另外有英國(guó)工程裝備與材料用戶(hù)協(xié)會(huì)的出版物EEMUA PUB 159—2017[13]和英國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)（ICE）的巖土工程手冊(cè)[14]。

EN 14015—2004 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)立式儲(chǔ)罐的材料、設(shè)計(jì)、建造、安裝、檢測(cè)、焊接程序做了具體規(guī)定，其附錄I 給出了儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原則性建議，但未提供具體的計(jì)算公式。

EN 1997-1：2004 附錄F 推薦了兩種基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法，但未提供具體的計(jì)算公式。

EN 1997-2：2007 附錄D、附錄E 和附錄F 給出了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果估算無(wú)黏性土擴(kuò)展基礎(chǔ)沉降的經(jīng)驗(yàn)公式。

英國(guó)工程裝備與材料用戶(hù)協(xié)會(huì)的地面儲(chǔ)罐檢測(cè)、維護(hù)和修復(fù)導(dǎo)則（EEMUA PUB 159—2017）第6章對(duì)已建儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)沉降允許值做了規(guī)定。

英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 8004：2015 對(duì)一般建筑物和工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)給出了推薦性建議。

ICE的巖土工程手冊(cè)[12]第19章、53章對(duì)比和討論了基礎(chǔ)沉降計(jì)算的常用方法。

2 應(yīng)力計(jì)算方法

地基沉降計(jì)算需要得到以下條件：外加荷載、土層分布和各土層的壓縮模量、外加荷載作用下的土體附加應(yīng)力。外加荷載通過(guò)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算確定，土層分布和各土層的壓縮模量通過(guò)地質(zhì)勘察得到。求解土體豎向附加應(yīng)力分布的通用方法是Boussinesq 方程，具體見(jiàn)GB 50473—2008 附錄A 平均附加應(yīng)力系數(shù)表、AASHTO LRFDBDS 10.6.2、UFC 3-220-10n第4章第3部分圖5以及ICE巖土工程手冊(cè)19.3。

目前標(biāo)準(zhǔn)和參考手冊(cè)中均通過(guò)查圖或表來(lái)獲得附加應(yīng)力系數(shù)，計(jì)算公式也僅給出了圓形面積中點(diǎn)以下土層的附加應(yīng)力積分公式。為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)快速計(jì)算，下面給出了均布荷載作用下圓形面積范圍地基土中任一點(diǎn)的Boussinesq 附加應(yīng)力Kz的積分公式。

如圖1所示，在圓柱坐標(biāo)系中，以圓形荷載面積的圓心O 點(diǎn)為原點(diǎn)，A 點(diǎn)坐標(biāo)為(θ，L，Z)，微元荷載見(jiàn)圖1陰影區(qū)域所示，表達(dá)式為p0rdθdr。

圖1 圓形面積上均布荷載作用下應(yīng)力求解Fig.1 Stress solution under uniformly distributed load on circular area

在圓形面積荷載內(nèi)積分可得A 點(diǎn)豎向應(yīng)力σz的表達(dá)式如下：

式中：Z為所求點(diǎn)A的深度；r為微元荷載在地面投影點(diǎn)的極徑；θ為所求點(diǎn)A在地面投影點(diǎn)的極角（L與r之間的夾角）；L為所求點(diǎn)A在地面投影點(diǎn)的極徑；R為圓形荷載半徑；p0為圓形面積上均布荷載大?。籏z為附加應(yīng)力系數(shù)。

求出Kz，就能知道在p0作用下在任一點(diǎn)A 產(chǎn)生的附加應(yīng)力。對(duì)上式積分得到Kz的表達(dá)式為

其中：m=L/R；n=z/R。

地基土中土層厚度不一，土層厚度較大時(shí)，土層頂部和土層底部的附加應(yīng)力會(huì)存在較大差異。為提高計(jì)算準(zhǔn)確性，沉降計(jì)算中通常采用平均附加應(yīng)力系數(shù)來(lái)計(jì)算某一土層的平均附加應(yīng)力，在深度范圍內(nèi)對(duì)附加應(yīng)力系數(shù)求平均值，即得到平均附加應(yīng)力系數(shù)，計(jì)算公式如下：

3 沉降計(jì)算方法

顧曉魯?shù)摹兜鼗c基礎(chǔ)》[15]、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AASHTO LRFDBDS、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)UFC 3-220-10、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1997-1：2004、ICE 巖土工程手冊(cè)都提出相同的概念，最終沉降量由瞬時(shí)沉降、主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降這三個(gè)部分組成。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011 則采用沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)乘以彈性沉降得到最終沉降量。無(wú)黏性土以瞬時(shí)沉降為主，飽和黏性土地基中主固結(jié)沉降量是最終沉降量的重要組成部分，次固結(jié)沉降主要出現(xiàn)在高塑性淤泥質(zhì)土中。與地基土應(yīng)力分布求解都認(rèn)可Boussinesq 方程不同，沉降計(jì)算方法繁多，沒(méi)有普適性方法和公式，中、美、歐都有各自的規(guī)定。

3.1 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沉降計(jì)算

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011 采用分層總和法加沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正來(lái)計(jì)算最終沉降量，沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs按照壓縮模量當(dāng)量插值取值。

式中：s為最終沉降量，mm；ψs為沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（GB 50007—2011 表5.3.5），按壓縮模量當(dāng)量（GB 50007—2011 表5.3.6）查表取值；n為地基變形深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；p0為附加應(yīng)力，kPa；Esi為第i層土對(duì)應(yīng)壓力段的壓縮模量，MPa；zi、zi-1為基礎(chǔ)底面至第i層，第i-1層土底面的距離，m；、為第i層，第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。

對(duì)于儲(chǔ)罐地基沉降計(jì)算，、按照GB 50473—2008 附錄A 查表計(jì)算，計(jì)算機(jī)編程時(shí)可按照本文第2 部分C(m，n)積分公式進(jìn)行計(jì)算。沉降計(jì)算深度需滿(mǎn)足下式，即計(jì)算深度最下部厚度為ΔZ的土層的變形值不超過(guò)其上所有土層總變形值的2.5%。

式中：ΔS'i為計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的計(jì)算變形值；ΔS'n為由計(jì)算深度向上取厚度ΔZ的土層計(jì)算變形值，ΔZ根據(jù)罐直徑在0.92 m和1.68 m之間取值，具體見(jiàn)GB 50473—2008表6.2.3.

3.2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沉降計(jì)算

美國(guó)橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)AASHTO LRFDBDS 和美國(guó)國(guó)防部UFC 3-220-10 規(guī)定了地基沉降計(jì)算的方法。由于AASHTO LRFDBDS 應(yīng)用更加廣泛，此處僅介紹其計(jì)算公式。

AASHTO LRFDBDS 10.6.2.4.1 給出的沉降計(jì)算公式為

式中：St為總沉降量；Se為彈性沉降量；Sc為主固結(jié)沉降量；Ss為次固結(jié)沉降量。

3.2.1 彈性沉降量Se

AASHTO LRFDBDS 10.6.2.4 規(guī)定可采用彈性理論和經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)計(jì)算彈性沉降量Se，并且給出了兩種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，即以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)為參數(shù)的Hough 法和以靜力觸探阻力為參數(shù)的Schmertmann法。

Schmertmann 法計(jì)算公式見(jiàn)AASHTO LRFDBDS式10.6.2.4.2c-1。Hough法Se計(jì)算公式如下：

式中：n為附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)土層的數(shù)量；ΔHi為第i層的彈性沉降量，mm；HC為第i層土的初始厚度，mm；C'為承載力指數(shù)（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)和土性查美國(guó)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范圖10.6.2.4.2b-1 得出）；σ'0為第i層土中點(diǎn)的初始豎向有效應(yīng)力；Δσv為第i層土中點(diǎn)豎向應(yīng)力增量。

3.2.2 主固結(jié)沉降量Sc

超固結(jié)土、正常固結(jié)土和欠固結(jié)土條件下，主固結(jié)沉降量Sc有不同的計(jì)算公式。此外，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果提供的參數(shù)為孔隙率e和豎向應(yīng)變?chǔ)舦時(shí)分別對(duì)應(yīng)不同的計(jì)算公式，此處僅列出了對(duì)應(yīng)孔隙率e的計(jì)算公式，對(duì)應(yīng)豎向應(yīng)變?chǔ)舦的公式見(jiàn)AASHTO LRFDBDS 10.6.2.4.3。

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果提供孔隙率e時(shí)，固結(jié)沉降量計(jì)算公式如下：

式中：Sc1為超固結(jié)土沉降量，mm；Sc2為正常固結(jié)土沉降量，mm；Sc3為欠固結(jié)土沉降量，mm；Hc為壓縮土層的初始厚度，mm；e0為對(duì)應(yīng)初始有效應(yīng)力的孔隙率；Cc為壓縮指數(shù)；Cr為再壓縮指數(shù)（通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定）；σ'p為計(jì)算土層中點(diǎn)的最大歷史豎向有效應(yīng)力，MPa；σ'0為計(jì)算土層中點(diǎn)的初始豎向有效應(yīng)力，MPa；σ'f為計(jì)算土層中點(diǎn)的最終豎向有效應(yīng)力，MPa；σ'pc為計(jì)算土層中點(diǎn)的當(dāng)前豎向有效應(yīng)力，MPa，不包括基礎(chǔ)荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

3.2.3 次固結(jié)沉降量Ss

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果提供孔隙率e時(shí)，次固結(jié)沉降量Ss的計(jì)算公式如下：

式中：t1為次固結(jié)沉降開(kāi)始的時(shí)間（年），典型值為主固結(jié)平均度達(dá)到90%的時(shí)間；t2為結(jié)構(gòu)工作年限；Cα為次固結(jié)壓縮指數(shù)，從未擾動(dòng)土樣的實(shí)驗(yàn)室固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果得出。

AASHTO LRFDBDS 10.6.2.4.2 條文說(shuō)明指出計(jì)算深度為基礎(chǔ)寬度的3 倍，最大分層厚度為3 m。UFC 3-220-10第4章第三部分規(guī)定沉降計(jì)算深度為附加應(yīng)力減少至有效自重應(yīng)力的10%時(shí)的深度，對(duì)于粗顆粒材料可取20%。

3.3 歐洲標(biāo)準(zhǔn)沉降計(jì)算

EN 1997-1：2004給出的沉降計(jì)算公式如下：

式中：S為總沉降量；S0為瞬時(shí)沉降量；S1為固結(jié)沉降量；S2為蠕變沉降量。

EN 1997-1：2004 是技術(shù)法規(guī)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于具體的技術(shù)細(xì)節(jié)未做規(guī)定，未提供三個(gè)分量的計(jì)算公式，其附錄F推薦了應(yīng)力—應(yīng)變方法和修正彈性法這兩種基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法，但未給出具體的計(jì)算公式。EN 1997-2：2007 附錄D、附錄E 和附錄F分別給出了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果來(lái)計(jì)算基礎(chǔ)沉降的經(jīng)驗(yàn)公式，因?yàn)樯婕暗墓?、圖表較多，工程師可自行查閱。

英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 8004：2015 規(guī)定擴(kuò)展基礎(chǔ)的沉降可以采用以下任意一種適用的方法：基于彈性理論的方法、基于單軸固結(jié)的方法、EN 1997-2：2007 F.3的方法（砂質(zhì)地基上的基礎(chǔ)）、使用非線性應(yīng)力—應(yīng)變模型的方法、數(shù)值模型，同時(shí)注明淺基礎(chǔ)沉降計(jì)算以ICE 巖土工程手冊(cè)第53 章為指導(dǎo)。由于ICE巖土工程手冊(cè)的計(jì)算方法比較具體，盡管它不是標(biāo)準(zhǔn)，但歐洲標(biāo)準(zhǔn)還是以它為主要介紹對(duì)象。

ICE 巖土工程手冊(cè)的沉降計(jì)算公式形式上與EN 1997-1：2004相同，僅使用的符號(hào)不同，如下所示：

式中：ρt為總沉降量；ρu為不排水沉降量；ρc為主要固結(jié)沉降量；ρs為次固結(jié)沉降量。

ICE 巖土工程手冊(cè)第19 章和53 章對(duì)最常用的四種沉降計(jì)算方法：傳統(tǒng)單軸方法、Skempton 和Bjerrum 法、應(yīng)力路徑法和有限單元法進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比，推薦采用傳統(tǒng)單軸方法計(jì)算基礎(chǔ)沉降ρ1XD，其計(jì)算過(guò)程如下：

（1）將可壓縮土層分成許多厚度Δz的土層。

（2）計(jì)算每層中點(diǎn)處的初始豎向有效應(yīng)力σ'。

（3）使用Boussinesq 方程計(jì)算每層土中點(diǎn)處的豎向附加應(yīng)力Δσ'v。

（4）從單軸壓縮試驗(yàn)e—σ'v關(guān)系圖直接得到每一土層的應(yīng)變?chǔ)舦。

式中：v'為泊松比；E'為有效楊氏模量當(dāng)量。

（5）總的單軸沉降量

對(duì)于超固結(jié)黏土ρu≈0.5ρt且ρt≈ρ1XD（傳統(tǒng)的單軸方法計(jì)算出的基礎(chǔ)沉降）。對(duì)于正常固結(jié)黏土ρu≈0.1ρt且ρt≈1.1ρ1XD。

EN 1997-1：2004 6.6.2規(guī)定沉降計(jì)算深度為附加應(yīng)力減少至有效自重應(yīng)力的20%時(shí)，大多情況下粗略估計(jì)為基礎(chǔ)寬度的1～2倍。

3.4 討論

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011 的沉降計(jì)算方法需要的土體物理力學(xué)參數(shù)為不同壓力段對(duì)應(yīng)的壓縮模量Es，與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50473—2008 中的平均附加應(yīng)力系數(shù)表相結(jié)合，再加上沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正，可以得出儲(chǔ)罐基礎(chǔ)地基土中任一點(diǎn)的最終沉降量。其中壓縮模量Es為由側(cè)限豎向單向壓縮試驗(yàn)得到的應(yīng)力增量與應(yīng)變?cè)隽康谋戎?。美?guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求分別計(jì)算三個(gè)沉降分量，這與總沉降的計(jì)算理論是嚴(yán)格一致的，但是需要更多的試驗(yàn)來(lái)支持計(jì)算。

中、美、歐沉降計(jì)算方法中，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法相對(duì)更為簡(jiǎn)單。但中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的沉降為總沉降，未區(qū)分瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。在歐美業(yè)主主導(dǎo)的海外工程中，通常要求設(shè)計(jì)給出水壓試驗(yàn)后的瞬時(shí)沉降和工作年限內(nèi)的長(zhǎng)期固結(jié)沉降，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法不能滿(mǎn)足要求。此外中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)往往不被歐美業(yè)主接受，所以此類(lèi)工程在使用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)前應(yīng)與業(yè)主充分溝通。

4 儲(chǔ)罐地基沉降允許值對(duì)比

主要討論新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的沉降允許值，當(dāng)沒(méi)有相關(guān)規(guī)定時(shí)，參考已建儲(chǔ)罐評(píng)估所用的沉降允許值。API STD 653—2018B.3.1 指出已建儲(chǔ)罐的沉降和變形允許值比新儲(chǔ)罐的更大。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50473—2008 規(guī)定了新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)整體傾斜、罐周不均勻沉降、罐中心與罐周邊沉降差的允許值。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 14015—2004 提出了控制不均勻沉降的三個(gè)指標(biāo)：罐的整體傾斜、儲(chǔ)罐中心至周邊的徑向上罐底板的沉降差、儲(chǔ)罐周邊不均勻沉降，但未規(guī)定變形允許值，此處參考EEMUA PUB159—2017規(guī)定的已建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的沉降允許值。

美國(guó)PIP STE03020—2005規(guī)定了新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的沉降允許值。

整體傾斜、儲(chǔ)罐周邊不均勻沉降、儲(chǔ)罐中心與儲(chǔ)罐周邊沉降差是中、美、歐標(biāo)準(zhǔn)都關(guān)注的三項(xiàng)沉降允許值指標(biāo)（表1）。

表1 儲(chǔ)罐地基變形允許值對(duì)比Tab.1 Allowable values comparison of storage tank foundation deformation

以一座3×104m3容量的內(nèi)浮頂罐A為例進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2。從表2 可以看出，對(duì)于整體傾斜和罐周不均勻沉降允許值，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求非常接近，而EEMUA PUB 159—2017 則是兩者的2 倍多；其主要原因是EEMUA PUB 159—2017用于評(píng)估已建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)，沉降和變形允許值更大。

表2 內(nèi)浮頂罐A儲(chǔ)罐地基變形允許值對(duì)比Tab.2 Allowable values comparison of storage tank foundation deformation of inner floating roof tank A

對(duì)于罐中心與罐周邊沉降差允許值，歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求相近，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)小于兩者，主要原因是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)以罐底初始坡度為起算點(diǎn)，表中以常用坡度1.5%來(lái)計(jì)算。可以通過(guò)增大罐底坡度的方法來(lái)增加沉降差允許值，但應(yīng)注意避免產(chǎn)生罐底排水坡向改變、浮頂立柱下沉過(guò)大導(dǎo)致密封圈變形等問(wèn)題。

建議采用PIP STE03020—2005作為新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，罐中心與罐周邊沉降差允許值按D/100 控制。建議采用EEMUA PUB 159—2017作為新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降的判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將其允許值乘以系數(shù)0.5。

5 結(jié)論與建議

（1）Boussinesq 方程是中、美、歐標(biāo)準(zhǔn)公認(rèn)的求解土體豎向附加應(yīng)力分布的方法?？梢圆闃?biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)中的圖表，也可使用積分公式計(jì)算附加應(yīng)力系數(shù)。

（2）中、美、歐沉降計(jì)算方法差異較大，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011 的沉降計(jì)算方法更為簡(jiǎn)單。歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)需要分別計(jì)算三個(gè)沉降分量，需要更多的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)支持計(jì)算。

（3）中、美、歐標(biāo)準(zhǔn)沉降計(jì)算所需的參數(shù)各不相同，而且沉降計(jì)算深度規(guī)定也存在差異。

（4）整體傾斜、儲(chǔ)罐周邊不均勻沉降、儲(chǔ)罐中心與儲(chǔ)罐周邊沉降差是中、美、歐標(biāo)準(zhǔn)都關(guān)注的三項(xiàng)沉降允許值指標(biāo)。

（5）對(duì)于整體傾斜和罐周不均勻沉降允許值，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求非常接近，而歐洲EEMUA PUB 159—2017 則是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的兩倍多，主要原因是EEMUA PUB 159—2017 用于評(píng)估已建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)，沉降和變形允許值更大。

（6）對(duì)于罐中心與罐周邊沉降差允許值，歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求相近，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)小于歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，主要原因是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)以罐底初始坡度為起算點(diǎn)。

（7）建議采用PIP STE03020—2005作為新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，罐中心與罐周邊沉降差允許值按D/100 控制。建議采用EEMUA PUB 159—2017 作為新建儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降的判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將其允許值乘以系數(shù)0.5。，

（8）在海外項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，要充分借鑒當(dāng)?shù)匾呀▋?chǔ)罐的沉降允許值控制要求，且經(jīng)過(guò)業(yè)主同意后再確定沉降允許值。此外需和業(yè)主提前溝通所采用的標(biāo)準(zhǔn)，從而確定沉降計(jì)算方法，向勘察公司提出所需的計(jì)算參數(shù)。