跨斷層隔震管道分析.pdf

1、管道運輸作為物流運輸?shù)闹匾侄沃?，在世界上得到了廣泛的應用，尤其油氣水管道系統(tǒng)被稱作“生命線”，這意味著它們的運行對維護公共安全和財富是十分重要的。地震時斷層錯動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，管道下設支撐，支撐下設滑動塊與地面之間可以滑動，形成隔震管段。本文對涉及跨斷層隔震管道地震反應數(shù)值模擬與跨斷層隔震管

2、道工程設計進行了研究。本研究分為六個部分：
　　 第一章闡述課題研究背景及意義，述評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策，指出跨斷層管道抗震有待研究解決的問題。
　　 第二章對兩種理論分析方法和兩種簡化計算方法進行了詳細述評。Newmark-Hall方法是預測跨斷層管道受拉反應的一個近似方法，將提供管道應變的下限估計。Kennedy等人的方法將提供跨斷層管道拉應變的上限估計。Takada簡化計算公式采用K

3、ennedy方法計算彎曲點到斷層的距離，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)果后得到簡化計算公式。筆者分析了跨斷層管道主要抗震措施的優(yōu)點與不足，提出本文措施，從原理的合理性、技術(shù)和經(jīng)濟的可行性以及措施與計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，介紹了計算分析基本理論和具體方法，包括非線性處理、多點輸入的解決方法、計算單元的選取、斷層錯

4、動類型及錯距和近場地震動記錄等。
　　 第四章主要分析各種因素對跨斷層隔震管段地震反應及隔震效果的影響，通過數(shù)值模擬對這些因素進行確認、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隔震管段隔震效果的影響；②彈簧支撐間距對隔震管段隔震效果的影響；③斷層錯距對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差別；⑤支座滑塊與地面間摩擦系數(shù)對隔震管段隔震效果的影響：⑥隔震管段長度及其與斷層交角對隔震管段隔震

5、效果的影響；⑦隔震管段地震響應動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計流程和要求(模型的建立、輸入的確定、分析方法及程序和驗算準則等)。通過有限元方法，給出了長度為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變和最大壓應變，并與容許應變值進行比較，評價了隔震管段抗震能力；同時將隔震管段應變值與跨斷層埋地管道的應變值進行了比較分析