直埋敷設(shè)供熱彎管的地震反應(yīng)分析.pdf

1、隨著我國(guó)的綜合國(guó)力不斷提升,城鎮(zhèn)居民生活水平大幅提高,作為惠及民生的城鎮(zhèn)供熱工程事業(yè),得到前所未有的發(fā)展。我國(guó)幅員遼闊,大地震頻發(fā),近5年來(lái),供熱管道抗震性能問(wèn)題逐漸引起了設(shè)計(jì)研究人員的重視。埋地管道的抗震性能研究已經(jīng)發(fā)展了近四十余年,但針對(duì)供熱管道的研究卻不多見(jiàn)。城市供熱管網(wǎng)往往設(shè)置了大量轉(zhuǎn)向彎頭,對(duì)于有補(bǔ)償?shù)墓峁芫W(wǎng),需設(shè)置額外的彎管補(bǔ)償裝置,根據(jù)埋地供水和輸油管線的歷史震害特點(diǎn),彎頭是管道系統(tǒng)地震易損性最大的部位,因此供熱管道系統(tǒng)

2、的地震危險(xiǎn)性較一般管道系統(tǒng)會(huì)更高。為了降低城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)地震作用下下的危險(xiǎn)性,開(kāi)展供熱管道系統(tǒng)的地震反應(yīng)機(jī)理的研究是非常必要的。
　　本文利用數(shù)值分析手段,采用了殼體-等效彈簧模型,對(duì)直埋式供熱彎管在地震波動(dòng)作用下的響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)歸納了以往埋地管道抗震性能研究的理論方法和成果,對(duì)埋地管道在歷次震害中的破壞規(guī)律及特征進(jìn)行了闡述,指出直埋式供熱管道自身特有的受力特征及設(shè)計(jì)構(gòu)造形式,同

3、時(shí)對(duì)本文研究方法和理論基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
　　(2)闡述了利用有限元分析軟件建立模型的方法,詳細(xì)介紹了所用單元特性,模型特征、管材及彈簧參數(shù)取用、荷載施加,采用了基于位移的地震動(dòng)輸入方法,最后將計(jì)算所得的穩(wěn)態(tài)熱分析結(jié)果與解析結(jié)果相對(duì)比,得到了較好的結(jié)果,驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　(3)對(duì)DN200供熱彎管進(jìn)行了精細(xì)化分析,研究了其初始應(yīng)力和地震作用下的響應(yīng)特征,結(jié)果表明初始應(yīng)力在彎頭部位產(chǎn)生了應(yīng)力集中;在地震作用下的峰值

4、應(yīng)力也出現(xiàn)在彎頭處,直管彎臂在地震作用下會(huì)發(fā)生熱脹變形釋放的現(xiàn)象,該現(xiàn)象削弱了彎臂的地震反應(yīng),但對(duì)彎頭產(chǎn)生了不利影響。
　　(4)通過(guò)模擬相關(guān)工況,分析了供熱彎管的地震響應(yīng)與管道直徑、彎曲曲率半徑、升溫區(qū)間、地震動(dòng)水平入射方向、軸向等效彈簧剛度系數(shù)及輸入地震動(dòng)峰值加速度變化之間的關(guān)系,結(jié)果表明,隨著管徑或彎曲半徑的增大,彎管的地震響應(yīng)均呈下降趨勢(shì),但隨彎曲半徑的增加下降更加明顯,說(shuō)明增大彎曲半徑能夠有效降低彎管的地震響應(yīng)。彎管會(huì)隨