地下管道的震害预测方法简述

强烈的地面运动或场地失效等因素是造成地震中地下管道破坏的主要因素。本文对地震波作用下和砂土液化条件下管道的震害预测方法进行了概述,并基于综合概率法对埋地管道进行了分析预测。     

沈阳市地下管道震害预测工作

本文根据规范给出的地下管道分析模型,并采用随机动力可靠性分析方法,对地震波作用下的管道进行简化计算,对沈阳市地下管道进行分析预测,并给出在不同地震作用下的预测结果。     

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。     

利用GRNN方法分析地下管道抗震性能影响因素的敏感性

通过对地震动作用下地下管道最大轴向应力和多种影响因素的分析,基于广义回归神经网络（GRNN）建立了地下管道地震反应预测模型。在此基础之上,将正交表试验设计理论、效用函数理论与神经网络结合起来对地下管道抗震性能影响因素进行敏感性分析,并给出了敏感性分析的具体算法。最后,通过实例分析,将分析结果与用传统理论分析所得结果进行比较,结果显示,该方法不仅可靠,而且简单方便。     

地下管道工程震害分析

地下管道工程的震害及功能失效对正常社会生产及生活有很大影响,地下管道工程抗震研究一直受到人们的高度重视。本文基于近10年来中国大陆发生的几次地震中收集到的地下管道工程震害资料,对各种管道震害现象进行了分析,总结了目前我国地下管道工程的震害特点,同时,对近年来我国几个典型城市地下管道工程震害预测结果进行了分析,得到了几点有益的启示。我国部分城镇地下管道的抗震能力不足,应采取有力措施予以增强。     

输液管道动力分析

考虑地下管道管土及管液之间的相互作用，研究了管道在沿轴线方向传递的剪切波和压缩波波动作用下的动力响应，得出了有关土壤剪切模量、和径及流速对其动力响应影响的初步结论；对于地上输液管道，考虑管液之间的相互作用，研究了其动特性和在端点输入的地震动作用下的动力响应，得出了管内液体流动对系统固有频率及动力响应影响的这初步结论：指出地下与地上管道震害原因的区别；采用有限元方法求解了运动方程。     

地下管道震害预测实用方法的研究

本文根据震害调查分析和试验研究结果，建立了由环境因素和管道结构参对地下管道震害进行二级多因素模型综合评判的方法，文中给出了计算，评价构成二级评判因素地震烈，场地类型，工作状态和结构种类正态模糊范数ak的方法，并在地下管道震害关联分析和试验基础上，给出了二级模糊评判的权向量，本文为面广量大的已那建下管道的震害预测工作提供了一套方便实用的计算方法。     

地震波对乌鲁木齐河谷地下管线的影响

根据乌鲁木齐河谷的1~3级阶地和地层岩性,分析了在地震波作用下地基土层剧烈复杂振动对地下管线的影响,表明场地内地质构造、地形条件的特殊性加重了地震灾害。通过乌鲁木齐河谷的天然气钢结构管道地震应力计算,讨论了地震波对地下管道的应力作用,其大小主要由表层土体产生的变形或应变决定。提出了建设乌鲁木齐市河滩路地下管线公用隧道工程建议,这是保护地下管线的有效方案。     

地下管道的震害特征与研究概述

回顾了几次大地震中地大管道(主要指输油(气)、输水管道)的震害现象，分析了地震对地下管道破坏的主要影响因素，归纳了从大地震中得到的认识与启示。介绍了地下管道震害方面的相关研究情况，重点提出地面大位移时地下管线的两类屈曲变形、断层运动对管道屈曲变形的影响、砂土液化对管道的上浮作用等研究难点。针对地下管道的震害特征，介绍并评述了地下管道的主要抗震对策与措施。     

场地土液化引起的地下管道上浮反应研究

本文利用虚功原理,建立了场地土液化引起的地下管道的上浮反应分析模型,用弹性地基梁来模拟地下管道,并考虑了土的非线性约束作用、管道的初始变形、液化区长度、管道的初始轴力等的影响。采用非线性增量有限元法,对场地土液化引起的地下管道的上浮反应进行了研究,给出了部分计算结果。     

液化区埋地管线的数值模拟分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了由场地土液化引起的地下管道上浮反应的分析模型。用土弹簧模型模拟地下管道的受力特点,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,通过算例分析了管道在发生上浮反应时的应力应变曲线,探讨了液化区埋地管道在发生上浮位移时的受力特征,得出了一些有意义的结果。主要有:管线的应力应变以轴向为主,并且管顶和管底的受力最大,管侧相对于管顶和管底轴向应力应变很小可以忽略;最大应变位于液化区和非液化区交界处;管线中点处等效应力达到极值等等。     

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.     

埋深对地下管道抗震设计的影响

埋深是影响地下管道在地震波作用下变形的一个重要因素,土体位移和位移传递系数随埋深的变化而变化。根据已有规范,并结合实验数据研究埋深对地震波作用下埋地管道变形的影响,得出浅埋管道管-土间位移传递系数的范围及其与埋深和单位面积抗力的关系,完善了供水管网的抗震设计理论。     

地下管线三向地震动一致激励与非一致激励数值分析

基于某工业地下管道建立有限元模型,考虑管土相互作用和行波效应,综合分析在三向地震动一致激励与非一致激励下的管道动力响应结果,并且简单分析部分相关因素对管道动力响应结果的影响。结论如下:对于地下管道来说,非一致激励与一致激励作用下的位移响应曲线在峰值和形状方面存在较为明显的不同,具体表现为:非一致作用水平向位移远大于一致作用,而竖直向位移稍大于一致作用;对于应力响应,不管一致还是非一致激励,同一截面各处的应力响应有明显不同,并且总体来说非一致作用下较大;位于管道走向变化段、土层变化处和管道弯曲段的截面的位移响应峰值和应力响应一般会产生突变,说明这些因素对管道的动力响应具有较为明显的影响。     

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。     

基于反应位移法的地下管道抗震分析软件开发及优化设计

在系统介绍反应位移法原理、计算流程与应用现状的基础上,利用Tcl/TK、UIDL及APDL二次开发工具,开发了地下管道抗震计算分析软件,实现了全中文的人机交互式图形操作界面,参数化建模、计算、分析及后处理的全过程;并结合某水电站实际工程,进行了不同壁厚截面地下管道的抗震分析,绘制了截面内力包络图,依据内力计算给出相应的最小配筋面积建议值,得出的规律可以为地下管道优化设计提供依据,同时可以推动反应位移法在地下结构抗震设计中的应用。     

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。     

砂土液化引起大位移对地下管道影响的非线性分析

地下管线是生命线工程的主要部分,已经成为现代工农业生产和城镇生活的大动脉。已有震害调查表明,饱和砂土液化引起的地基大变形(侧向变形和沉降)是导致强震区生命线工程震害的主要原因。采用三维非线性有限差分分析方法来研究砂土液化引起的大位移对地下管道的破坏特征,分析砂土液化的斜坡变形特征、孔隙水的演化过程。结果表明,砂土液化引起的大位移对地下管道有破坏作用,导致管道变形规律与其斜坡的位移规律相同,地下管线的变形随着振动频率和幅值的增加其非线性增大。     

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.     

流固耦合作用下流体对管道抗震性能的影响分析

在地震荷载作用下输液管道的破坏受到流体的影响，因此，流固耦合作用下的管道破坏数值模拟是分析管道抗震性能的关键。通过管道破坏分析的流固耦合有限元建模，实现了流固耦合作用下地震荷载加载和断层活动约束，介绍了建模过程以及模型参数选择，分析了流固耦合作用下管道的抗震性能及管内介质和流速等参数对管道破坏的影响。依据计算结果，管道内输送介质密度和流速越大，管道越易破坏，故在地下管道设计中应充分考虑管内介质的密度与流速。针对计算结果，为输液管道抗震设防提出了几点建议。