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埋地管道灾害特征与隔震器设计

作　者: 钟儒宏
导　师: 汤爱平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 埋地管道隔震地震反应管土作用数值模拟
分类号: TU990.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

生命线系统中,埋地管道系统是人类现代社会的经济能源动脉,主要负责运输自来水,天然气,石油,及供暖等。生命线系统是个长距离的工程系统,难以很好的避开高烈度、场地条件差等地段。面对地震,如何提高生命线系统的抗震能力、确保生命线的正常工作,将有很大的的意义。首先,以历史地震资料为研究对象,系统分析了埋地管道的地震破坏特征,探讨了埋地管道的震害特性及其影响因素。然后,在分析目前结构工程和管道系统中常用的隔震装置基础上,根据埋地管道在地震行波作用下的响应特点,分别设计了适用于埋地管道地震行波效应和断层作用下的的隔震装置。最后,借助有限元数值仿真技术,系统研究了埋地管道震害程度的影响因素,对比分析了埋地管道系统设置了有、无隔震系统下的地震反应规律。研究表明埋地管道隔震器装置的刚度与阻尼对隔震性能影响明显,刚度取值保证管道不被拉坏的情况下宜尽量小,阻尼应该根据刚度大小取值,过大或过小隔震效果都不明显;减小管土间相互作用,可大幅减小管道响应,提高隔震效果;隔震装置仅对某些特征的地震动隔震效果明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 隔震技术发展与应用  9-10
  1.3 埋地管线的研究分析  10-12
  1.4 本文研究的主要内容和研究路线  12-13
第2章埋地管道震害特征与影响参数  13-28
  2.1 埋地管道的破坏基本特征  13-16
    2.1.1 震中区震害特征  13
    2.1.2 地质地形变化区域震害特征  13
    2.1.3 永久大位移区域震害特征  13-14
    2.1.4 不均匀沉降区域震害特征  14
    2.1.5 接头与三通处震害特征  14-15
    2.1.6 不同管径下管道震害特征  15-16
  2.2 地震波作用下埋地管道的破坏特征  16-19
    2.2.1 地震波入射方向与管道变形  16-18
    2.2.2 场地条件对震害的影响  18-19
    2.2.3 管道埋深对震害的影响  19
  2.3 断层作用下埋地管道的破坏特征  19-22
    2.3.1 断层类型、位移与管道震害  20-21
    2.3.2 断层与管线交角对管道震害的影响  21-22
  2.4 影响管道抗震性能的管道参数  22-27
    2.4.1 材料因素  22
    2.4.2 接头形式  22-25
    2.4.3 管土相对刚度  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章埋地管道隔震  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 隔震技术的基本原理  28-29
  3.3 隔震装置类型  29-34
    3.3.1 摩擦型滑移隔震  29-30
    3.3.2 粘弹性阻尼器  30-31
    3.3.3 铅芯橡胶隔震支座  31-34
  3.4 埋地管道的隔振原理与模型  34-38
    3.4.1 隔震方案设想  35-36
    3.4.2 本文埋地管道隔震装置  36-38
  3.5 本章小结  38-40
第4章埋地管线隔震反应分析  40-66
  4.1 引言  40
  4.2 管土接触计算模型  40-47
    4.2.1 地基梁模型  40-41
    4.2.2 壳模型  41-42
    4.2.3 土弹簧模型  42-45
    4.2.4 接触模型  45-47
  4.3 有限元模型的建立  47-52
    4.3.1 人工边界条件  47-48
    4.3.2 管与土的接触  48
    4.3.3 地震波的输入  48-49
    4.3.4 有限元模型介绍  49-52
  4.4 埋地管道地震波作用下抗震分析  52-53
  4.5 隔震装置阻尼分析  53-55
  4.6 隔震器刚度分析  55-57
  4.7 隔震段距离影响  57-59
  4.8 地震波幅值影响  59-61
  4.9 管土间相互作用影响  61-65
  4.10 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-71
致谢  71

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