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。     

跨断层隔震管道分析

埋地管道在断层错动作用下的内力分析及其抗震措施一直是生命线工程的一个重要问题与研究热点。对地下管道在断层错位下的响应计算,取得的成果较多,比较经典的有Newmark-Hall方法和Kennedy方法。后来又出现基于壳模型的简化方法,如高田至郎提出的简化计算方法等。相对来讲,关于管道抗震措施的研究成果较少。本文提出一种抗震措施,进行了基于壳模型的有限元动力数值模拟,并与4种松到中密场地土条件下的埋地管道断层错位响应进行对比分析。计算结果表明,本方法中三种长度管道的最大轴向拉应变远小于埋地管道的最大轴向拉应变,而且最大轴向压应变亦不大。     

跨越断层的钢制埋地管道响应数值模拟研究

以西气东输二线工程为背景,基于ABAQUS有限元软件建立了走滑逆断层条件下的管道-土体三维有限元模型,并通过软件模拟,分析了断层位移量、管道内压、管道径厚比和管道埋深等因素对管道应力和应变响应规律的影响。数值模拟结果表明：管道的最大轴向应变点并不在断层面上,而是在断层面的两侧;管道有无内压的破坏模式不同,内压越大,管道越容易遭受破坏;管道的径厚比越小,断层面两侧最大轴向应变点距离断层面的距离越远;浅埋能够减小断层作用下管道的最大轴向应变,在断层位移量较大时,宜选择浅埋。     

管土相互作用下埋地管道的抗震性能研究

管土相互作用是影响埋地管道抗震性能的关键因素之一，分析管土相互作用是城市地下管道建设中面临的突出问题。在应用ADINA软件实现地下管道与土体融合有限元建模的基础上，通过定义管土接触来设定管土相互作用；介绍了管土接触设定、地震荷载加载时间函数、模型参数选择与求解步骤，并依据所建模型计算了埋地管道的变形和应力分布。根据计算结果，分析了管土相互作用对埋地管道抗震性能的影响，并给出了几点工程建议。     

跨断层埋地管道抗震试验

首次进行了跨断层理地管道抗震试验,取得了一些有益的结论．     

跨越断层埋地管道屈曲分析

考虑埋地管道与土介质的相互作用，分析了管道作为薄壳结构的断层位错反应。管道模型化为四结点薄壳单元结构，土介质简化为弹塑性弹簧，建立了管土相互作用的有限元分析模型。计算中，考虑了管道与土介质的材料非线性，管道几何参数，断层类型及破碎带宽，断层滑移角，埋深，内压，温度应力等因素的影响，根据计算结果描绘出管道控制点位移，应力及应变时空分布曲线；比较不同参数下管道的反应特征，总结管道反应的变化规律。最终得到结论：在大位移断层运动作用下，埋地管道反应存在明显的非线性效应，断层类型，管道埋深等因素不能忽略。     

管土摩擦和管径对埋地管道破坏的影响分析

如何分析管土摩擦和管径对埋地管道地震破坏的影响,是城市地下管道建设中面临的突出问题。采用AD INA软件的定义体操作来选择体类型,并应用布尔操作实现了管道与土体和断层之间的融合,得到地下管道破坏分析的几何模型。通过模型参数选择,确定了岩土性质、管道特性、断层等模型参数,定义了管土摩擦、地震荷载时间函数、断层位移荷载。依据计算结果,分析了管土摩擦和管径对地下管道地震破坏的影响,找出了提高埋地管道抵抗破坏能力的摩擦系数和管径最优值,给出了几点工程建议。     

地震断层作用对地下输油(气)管道破坏的分析

系统地回顾和分析了 1975年至今国内外关于在地震断层作用下埋地管道反应的研究结果 ,简述了其中几种有代表性的研究方法 ,并重点论述了这些分析方法使用的计算模型及由此得到的不同结论。由变形协调条件确定大变形段的长度 ,并采用了大变形段的应力 -应变模型 ,对断层错距较大的情况也能提供精确的计算结果。通过实例计算表明 ,该方法物理概念明确、结果简单而又能保证计算精度 ,易于推广应用。基于前面的分析结果提出了相应建议 ,供设计与施工部门参考     

跨断层埋地钢管道抗震计算方法研究

本文提出了一个实用的跨断层埋地管道抗震计算分析方法。用算例分析证明了一些跨断层管道抗震建议措施的正确性。     

P波作用下埋地管道的相互作用动力分析

建立了波动理论计算公式,给出了地下管道在平面P 波作用下动力响应问题的解析近似解答.对地下多管道体系的动力相互作用进行了分析.结果表明:当埋地管道之间的距离较近时,管道之间的波往复反射作用增强,相互作用明显,动应力集中具有显著的放大效应;随着管道中心距离的增加,动应力集中峰值振荡逐渐平稳;当中心距达到约100倍的管道内径时,相互作用消失,结果退化为单个管道的结果.     

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。     

跨越断层地下管道地震反应研究

本文采用圆柱壳单元模拟地下管道,用有限元模拟手段建立了管道-土相互作用分析模型,采用非线性接触问题分析方法分析了管道因断层运动而产生的反应,通过大量数值计算,对影响管道地震反应的各种因素进行了研究,如断层位错量、管道跨越角、断层运动方式、管道埋设深度、管道初始轴向力、断层裂缝宽度、管道径厚比等,得到了一些规律性的结论。     

An equivalent-boundary method for the shell analysis of buried pipelines under fault movement

A new shell finite element method (FEM) model with an equivalent boundary is presented for estimating the response of a buried pipeline under large fault movement. The length of affected pipeline under fault movement is usually too long for a shell-mode calculation because of the limitation of memory and time of computers. In this study, only the pipeline segment near fault is modeled with plastic shell elements to study the local buckling and the large section deformation in pipe. The material property of pipe segment far away from the fault is considered as elastic, and nonlinear spring elements at equivalent boundaries are obtained and applied to two ends of shell model. Compared with the fixed-boundary shell model, the shell model with an equivalent boundary proposed by the study can remarkably reduce the needed memory and calculating time. Foundation item: National Natural Sciences Foundation of China (50078049). Contribution No. 04FE1017, Institute of Geophysics, China Earthquake Administration.     

An equivalent-boundary method for the shell analysis of buried pipelines under fault movement

Introduction The history of research work on the response of buried pipeline under the fault movement hasbeen about 30 years. Several simplified design methods have been proposed to obtain the maxi-mum stress or strain in pipe. These methods include the theoretical method and the finite elementmethod (FEM). In the theoretical method, the pipe is usually modeled as a cable (Newmark, Hall1975; Kennedy, et al, 1977) or a beam (Wang, Wang, 1995; LIU, ZHANG, 2002). These theoreti-cal me…     

Response analysis of buried pipelines crossing fault due to overlying soil rupture

A 3-D soil-pipe nonlinear finite element model with contact element is suggested and the influences of the rupture mode, thickness and rigidity of overlying soil on the response of buried pipeline are analyzed. The numerical results show that the soil rupture mode determines the location of the large deformation or failure of the pipeline, and the plastic deformation of the pipeline occurs at the zone where the plastic deformation or rupture of the overlying soil appears. When the fault dip angle on bedrock...     

跨越断层埋地管线地震反应研究述评

本文论述了跨越断层埋地管线地震反应研究工作概况,包括理论研究和实验研究的进展,并介绍了不同情况下采用的研究方法和建立的相应的研究模型,通过对数据结果进行整理分析,得出跨越断层埋地管线地震反应规律。同时,本文还对埋地管线研究中的一些重要参数对研究结果的影响作了详尽的阐述,提出了需进一步研究的问题和今后可能的研究发展方向。     

悬垂管道跨越结构地震反应分析

管道悬垂是一种简单且应用广泛的管线跨越方式,水流冲刷等地质灾害也会造成埋地管线部分悬空。本文充分考虑了管-土相互作用和支座非线性因素的影响,采用非线性增量有限元方法对悬垂管道跨越结构在地震作用下的反应进行了分析。