场地沉陷埋地管道反应分析方法

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏的重要原因之一，至今，国内外对这一问题的研究甚少。本文提出了一个新的方法，用以分析受沉陷作用的埋地管道的反应，该方法选取跨越非沉陷区和沉陷区的埋地管道为研究对象，用三次曲线模拟沉陷区管道的几何大变形，推导出沉陷区段管道在几何大变形条件下的受力平衡方程的内力递推公式，用弹性地基梁模型模拟非沉陷区的管道变形，并用学陷区和非沉陷区交界面处的变形及力学协调条件给出了交界点     

场地沉陷作用下埋地管道屈曲反应分析

土体沉陷是引起埋地管道破坏的重要原因之一,它会引起穿越该沉陷区域的大口径地下管道屈曲失稳,使管道在没有达到拉伸或剪切强度前便退出工作.将管道与周围土体从半无限土体介质中共同取出,建立沉陷作用下的管土相互作用模型.管道以薄壳单元模拟,土体采用实体单元进行离散,采用特征值屈曲分析方法对沉陷区域埋地管道的屈曲稳定性进行了分析,给出了管道发生屈曲时的屈曲模态及对应的沉降量.研究沉陷区长度、管道埋深、管径、壁厚及场地条件等对管道屈曲反应的影响.在文中所用模型与假设条件下发现地下管线埋深较浅时更易发生屈曲失稳,管道径厚比越大管道越易发生屈曲,场地土体越硬管道越易发生屈曲失稳等结论.     

采用等效弹簧边界分析埋地管线在沉陷情况下的反应

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏重要原因之一.到目前为止,国内外对沉陷区埋地管线的反应分析甚少.为了真实地分析管线在沉陷情况下的反应,通过引入一个非线性弹簧,作为分析埋地管线在沉陷情况下反应的边界条件,以代替远处直线段管线的变形,将管线模拟成四节点薄壳单元,土介质简化为弹塑性弹簧,采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对有限元模型进行计算分析.通过实例计算,得出了管线的控制力,找出了管线的控制截面,为沉陷区埋地管线的设计提供一定的理论依据.     

液化场地下埋地管道上浮反应影响因素分析

液化场地下埋地管道上浮反应是管道破坏的主要原因,避免因上浮造成的管道破坏,是城市地下生命线工程建设中急需解决的问题。利用ADINA有限元分析软件,建立了液化场地下埋地管道上浮反应的管土接触-土弹簧分析模型。考虑了非液化区的管土接触作用和液化土的非线性约束作用,对埋地管道的上浮位移及轴向应力进行了分析,探讨了管道自身以及液化土的一些参数对埋地管道上浮反应的影响。结果表明:管径、液化土密度,液化区长度越大,埋深、壁厚越小,管道的变形越大,破坏越严重,并给出了几点工程建议。     

沉陷区域埋地管线数值模拟分析

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏的重要原因之一。本文考虑了材料非线性、几何非线性以及管土接触非线性,将管线计算分析模型模拟为四节点薄壳单元结构,周围填覆土体采用八节点六面体单元划分。管土相互作用模拟为三维刚性与柔性的面面接触单元结构,并采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对三维薄壳有限元模型进行数值计算分析。通过比较不同参数,如沉陷长度、沉陷深度、埋深、管径、径厚比、土特性等对管线的反应影响,得出管线在沉陷情况下的应力和应变的关系,通过算例分析,说明了该方法能更好地模拟管线的破坏过程,该方法将为沉陷区域埋地管线数值模拟提供理论分析依据。     

埋地管道震害预测方法简述

埋地管道是城市生命线工程的重要组成部分,在地震时较易发生震害。影响埋地管道在地震中破坏特点的因素,主要是强烈的地面运动或场地失效以及管材、管径等因素。研究方法以基于经验统计的方法在实际应用中比较多。本文分别对基于理论计算和经验统计的震害预测方法进行了简述和比较,最后提出了基于综合概率的埋地管道分析预测模型。     

埋地管线有限元建模方法研究

本文回顾了埋地管线抗震分析的研究工作，阐明研究埋地管线建模方法的重要性，结合几种埋地管线有限元建模方法，逐一论述各自的特点及适用条件。在上述工作的基础上，提出了可用于分析管线节点壳型屈曲及模拟管线面内应力应变发展直至屈服破坏过程的管土相互作用分析模型。     

考虑土结相互作用的逆断层作用下埋地管道性能离心机试验

埋地管道地震作用下的破坏因素源于地震引起的永久地面变形(PGD),其中管道-土体间相互作用决定土体位移作用到管体的大小。利用离心机试验技术模拟埋地管道在逆断层大位移下的反应特性,重点讨论断层与管道的交角、断层位移大小、管土相互作用、管径和埋深五个参数对管道破坏的影响水平。实验结果表明:上述参数对管道断层作用的反应均有明显影响,其中断层的位移量、管土相互作用、埋深和管径的影响更为显著。本文的研究结果对于管道经过断层区的抗震设计有十分重要的意义。     

城镇埋地管网震害特征与破坏机理

本文从地震过程中埋地管网的破坏特征出发，在分析埋地管网震害与地震动特性、土质条件、地理环境、地质环境和管道自身特征等因素之间的关系基础上，探讨了城镇埋地管网震害特征与相应的破坏机理，探讨了运用地理信息系统建立城镇埋地管网的监测系统的思路。     

用模糊数学法进行管道系统的震害预测

叙述了地震时埋地管道可能遭受的破坏形式、影响管道震害的因素及破坏等级的划分。论述了用模糊数学法进行埋地管线震害预测的方法和步骤，利用这一方法对忻州市供水管网主干线进行了震害预测，给出了在地震烈度Ⅶ度～Ⅸ度作用下的震害预测结果。     

反应位移法在埋地腐蚀管线抗震分析中的应用

埋地管线作为油、气、水等的传输载体,是地下工程的重要设施之一。埋地管线特别是金属管线容易发生腐蚀现象,在地震灾害的影响下,含有腐蚀缺陷的管线容易发生泄漏和断裂事故,造成巨大的资源浪费和环境污染等损失。因此埋地腐蚀管线抗震性能研究的重要性也越发凸显。本文以埋地腐蚀管线为研究对象,探索管线腐蚀深度、宽度、腐蚀位置和腐蚀管线埋深等腐蚀参数对管线抗震性能的影响,旨在为管线的安全性和实用性提供理论参考,对管线是否继续使用、维护或更换和安全生产提供指导,以及为管线的抗震设计提供基础研究。本文运用反应位移法在有限元软件ANSYS上实现各参数下的埋地腐蚀管线的地震响应分析。     

Modelling of space weather effects on pipelines

The interaction between the solar wind and the Earth's magnetic field produces time varying currents in the ionosphere and magnetosphere. The currents cause variations of the geomagnetic field at the surface of the earth and induce an electric field which drives currents in oil and gas pipelines and other long conductors. Geomagnetically induced currents (GIC) interfere with electrical surveys of pipelines and possibly contribute to pipeline corrosion.In this paper, we introduce a general method which can be used to determine voltage and current profiles for buried pipelines, when the external geoelectric field and the geometry and electromagnetic properties of the pipeline are known. The method is based on the analogy between pipelines and transmission lines, which makes it possible to use the distributed source transmission line (DSTL) theory. The general equations derived for the current and voltage profiles are applied in special cases. A particular attention is paid to the Finnish natural gas pipeline network.This paper, related to a project about GIC in the Finnish pipeline, thus provides a tool for understanding space weather effects on pipelines. Combined with methods of calculating the geoelectric field during magnetic storms, the results are applicable to forecasting of geomagnetically induced currents and voltages on pipelines in the future.     

基于多层次可拓评价法的城市燃气管线风险评价研究

以改进的肯特危险指数评分法对城市燃气管道的危险因素进行识分析,确立了城市燃气管线风险评价指标体系。将传统的可拓学方法改进为多层次可拓评价法,对其中的节域物元、关联度和等级评定程序进行了调整,并建立了相应的准则,对评价对象进行多级综合评价。通过多层次评价,可以获得不同子指标各自的风险等级以及评价对象总体的风险等级。以邯郸市某段燃气管线为例,运用城市燃气管线风险评价模型进行风险评价,得出其多层次风险等级值。通过对比及数据分析,证实了本文方法的可靠性。     

海底悬跨管线的地震响应和振动控制

渤海湾地区属于地震高发地区,在此处铺设海底管线必须考虑地震作用的影响,本文基于Ｍｏｒｉｓｏｎ方程建立了悬跨海底管线在地震作用下的动力方程,该方程考虑了海水对管道反应的影响,并对影响悬跨海底管线地震反应的因素进行了分析,在此基础上建议了控制管道反应的方法。     

Centrifuge modeling of buried continuous pipelines subjected to normal faulting

Seismic ground faulting is the greatest hazard for continuous buried pipelines.Over the years,researchers have attempted to understand pipeline behavior mostly via numerical modeling such as the finite element method.The lack of well-documented field case histories of pipeline failure from seismic ground faulting and the cost and complicated facilities needed for full-scale experimental simulation mean that a centrifuge-based method to determine the behavior of pipelines subjected to faulting is best to verify numerical approaches.This paper presents results from three centrifuge tests designed to investigate continuous buried steel pipeline behavior subjected to normal faulting.The experimental setup and procedure are described and the recorded axial and bending strains induced in a pipeline are presented and compared to those obtained via analytical methods.The influence of factors such as faulting offset,burial depth and pipe diameter on the axial and bending strains of pipes and on ground soil failure and pipeline deformation patterns are also investigated.Finally,the tensile rupture of a pipeline due to normal faulting is investigated.     

Pipe–soil interaction for segmented buried pipelines subjected to dip faults

This paper describes an investigation of pipe–soil interaction equations suggested by currently used pipeline seismic design codes and the applicability of these equations to segmented pipelines. The results of computer‐aided analyses were compared to results obtained in full‐scale experiments on a segmented ductile iron pipeline 93 mm in diameter and 15 m in length. The pipeline was installed 600 mm below the ground surface in a sandy soil compacted to two different subgrade reaction values. The type of fault considered was a reverse fault with an intersection angle of 60° with the pipeline, and the fault movement was a total of 350 mm in three same steps in the fault trace direction. The findings of this study demonstrate the necessity of considering the nature of soil behavior in pipe–soil interaction equations and the effects of connection joints on the integrated response of pipelines to fault‐induced ground deformations. A new combination of equations constituting a direction‐wise selection from among the equations proposed by currently used guidelines is introduced as a new series to describe pipe–soil interaction for segmented pipelines and is verified using the results of full‐scale experiments. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震断层作用下的埋地管道等效分析模型

地震作用下,活动断层附近的埋地管道易发生强度屈服、局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,建立准确、高效的埋地管道在断层作用下的计算模型,对管道的抗震设计和震后安全状态评估具有重要的实用价值。本文采用非线性弹簧模拟远离断层处埋地管道的反应,基于管土之间小变形段管道处于强化阶段,提出一种改进的管土等效分析模型,进一步减小了管土之间大变形段的分析长度,从而提高了有限元分析效率。该模型采用ALA推荐的方法计算管土间的滑动摩擦力,可以考虑土体种类的影响;用Kennedy方法确定管道的计算长度。通过与精确模型比较,验证了管土等效模型的合理性和有效性。     

跨越断层埋地管线地震反应数值分析

跨越断层埋地管线在地震中的破坏是非常严重的,地震本身和管土相互作用体系中都存在很多不确定性因素,所以管线在断层运动过程中反应比较复杂。本文利用有限元理论和数值模拟手段,建立了管土作用模型,采用非线性接触问题研究方法详细地分析了管线由断层运动而产生的反应,对影响管线的各种因素进行了分析,包括位错量、跨越角度、断层运动形式、埋设深度、初始轴向力、断层裂缝宽度、填覆土质和管径。通过研究,得到一些初步结论。