跨斷層隔震管道分析.pdf

1、管道運(yùn)輸作為物流運(yùn)輸?shù)闹匾侄沃?，在世界上得到了廣泛的應(yīng)用，尤其油氣水管道系統(tǒng)被稱作“生命線”，這意味著它們的運(yùn)行對(duì)維護(hù)公共安全和財(cái)富是十分重要的。地震時(shí)斷層錯(cuò)動(dòng)作用是造成跨斷層埋地管道破壞的主要原因之一，但目前跨斷層管道尚無可靠有效的抗震措施?；谶@種背景，本文提出了一種管道跨斷層隔震措施，即埋地管道在跨斷層處出地面，管道下設(shè)支撐，支撐下設(shè)滑動(dòng)塊與地面之間可以滑動(dòng)，形成隔震管段。本文對(duì)涉及跨斷層隔震管道地震反應(yīng)數(shù)值模擬與跨斷層隔震管

2、道工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。本研究分為六個(gè)部分：
　　 第一章闡述課題研究背景及意義，述評(píng)跨斷層埋地管道的分析研究狀況及跨斷層管道主要抗震對(duì)策，指出跨斷層管道抗震有待研究解決的問題。
　　 第二章對(duì)兩種理論分析方法和兩種簡(jiǎn)化計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)述評(píng)。Newmark-Hall方法是預(yù)測(cè)跨斷層管道受拉反應(yīng)的一個(gè)近似方法，將提供管道應(yīng)變的下限估計(jì)。Kennedy等人的方法將提供跨斷層管道拉應(yīng)變的上限估計(jì)。Takada簡(jiǎn)化計(jì)算公式采用K

3、ennedy方法計(jì)算彎曲點(diǎn)到斷層的距離，其有限元模型中并沒有考慮管周圍土作用。劉愛文根據(jù)“等效邊界”方法建立跨斷層管道模型，并在歸一化算例結(jié)果后得到簡(jiǎn)化計(jì)算公式。筆者分析了跨斷層管道主要抗震措施的優(yōu)點(diǎn)與不足，提出本文措施，從原理的合理性、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性以及措施與計(jì)算的可靠性等方面作了闡述。
　　 第三章建立了跨斷層隔震管道的分析模型，介紹了計(jì)算分析基本理論和具體方法，包括非線性處理、多點(diǎn)輸入的解決方法、計(jì)算單元的選取、斷層錯(cuò)

4、動(dòng)類型及錯(cuò)距和近場(chǎng)地震動(dòng)記錄等。
　　 第四章主要分析各種因素對(duì)跨斷層隔震管段地震反應(yīng)及隔震效果的影響，通過數(shù)值模擬對(duì)這些因素進(jìn)行確認(rèn)、分析和解釋。分析內(nèi)容涉及：①隔震管段兩端與土體相互作用對(duì)隔震管段隔震效果的影響；②彈簧支撐間距對(duì)隔震管段隔震效果的影響；③斷層錯(cuò)距對(duì)隔震管段隔震效果的影響；④隔震直管段與兩端帶彎頭隔震管段地震響應(yīng)差別；⑤支座滑塊與地面間摩擦系數(shù)對(duì)隔震管段隔震效果的影響：⑥隔震管段長(zhǎng)度及其與斷層交角對(duì)隔震管段隔震

5、效果的影響；⑦隔震管段地震響應(yīng)動(dòng)力分析和靜力分析的差別；⑧分析走滑斷層含正(逆)滑分量時(shí)的隔震管段隔震效果。
　　 第五章提出了跨斷層隔震管道工程設(shè)計(jì)流程和要求(模型的建立、輸入的確定、分析方法及程序和驗(yàn)算準(zhǔn)則等)。通過有限元方法，給出了長(zhǎng)度為210米的三種直徑和三種壁厚管段，在三組地震波作用下的部分最大拉應(yīng)變和最大壓應(yīng)變，并與容許應(yīng)變值進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)了隔震管段抗震能力；同時(shí)將隔震管段應(yīng)變值與跨斷層埋地管道的應(yīng)變值進(jìn)行了比較分析