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为研究埋地管道在地震激励时管-土相互作用的动力响应问题,研发双向层状剪切连续体模型土箱,建立管G土相互作用有限元分析模型,对横向非一致地震激励下埋地管道地震响应进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比.结果表明:数值模拟和振动台试验结果中的管道应变峰值均呈现出沿管道中间大两端小的现象,管道中间应变峰值最小达到两端的1．6倍左右;管道加速度、 土体加速度峰值均随着加载等级的提高而增大,涨幅愈加明显,多峰频率由0~10Hz逐渐向10~ 20Hz频域扩散,管道运动更为自由;土体位移随着加载等级的提高呈现逐级增大的现象,在加载等级增加到0．4g 时位移曲线斜率减小,土体非线性表现明显.数值模拟和振动台试验对比分析的结论表明数值模拟分析的合理性和试验结果的可靠性,为研究横向非一致激励对埋地管道地震响应的影响提供了依据. 相似文献
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砂土液化是埋地管道遭受地震破坏的主要原因之一。液化土对管道产生上浮力,使管道发生上浮反应,它是随地震发生时间而变化的动态过程。将地震载荷作用下的液化区埋土管道模拟成两端弹性支承的直梁模型,考虑管-土间的相互作用和管内流体与管道之间的流固耦合作用,采用模态叠加法对液化区埋地管道进行地震响应的动态分析,探讨了管道和液化土参数对管道动态上浮反应的影响。通过数值仿真得到了管内流体的流速、流体压力、流体密度、管截面轴向力,管道黏弹系数、液化土容重和相对弹簧系数、地震加速度幅值等因素对管道上浮位移的影响情况。 相似文献
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埋地管道地震响应的数值仿真模型分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《地震工程与工程振动》2015,(6)
基于ABAQUS通用有限元软件平台,利用黏弹性人工边界实现无限域的有限化,采用摩尔-库伦模型考虑土体的非线性,建立了埋地管道的数值仿真模型。首先,论文讨论了土-管相互作用参数对管道应变的影响,建议了数值仿真分析中接触面摩擦系数的合理取值;其次,通过与埋地管道振动台试验结果的对比,验证了埋地管道振动台试验中模型边界处理的有效性,进而讨论了埋地管道模型试验中的相似律问题;最后,进行了管道应变响应分析,并简单分析了类河谷地层埋地管道的应变响应。通过本文的研究,获得了埋地管道地震响应的一些规律性成果,为更深一步的研究奠定了基础。 相似文献
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为研究曲线桥梁在多维地震激励下考虑桩-土动力相互作用的地震响应特性,本文建立了空间桩-土脱离、摩阻和土体压缩非线性理论分析模型。为简化计算将该非线性弹簧模型进行线性化处理,结合有限元ANSYS分析平台建立了黄土场地的曲线桥仿真分析模型,对考虑桩-土相互作用的曲线桥进行了多维多工况数值分析,对比研究了曲线主梁跨中弯矩、墩底剪力和弯矩及桥墩顶位移的地震响应。结果表明:考虑桩-土相互作用的曲线桥梁主梁跨中内力与地震波输入方向密切相关,三维地震作用下主梁内力最大;各工况地震荷载作用下桥墩底部径向剪力响应比切向剪力响应大很多,而桥墩径向弯矩比切向弯矩略小;同一工况下不同桥墩顶切向位移响应大小相当,而径向位移差异较大。在进行非规则曲线桥梁抗震设计时,应充分考虑多维和单维地震激励输入工况。 相似文献
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《震灾防御技术》2022,17(4):666-673
某核电厂的联合泵房两侧直立翼墙以及排水沉管为交叉设计,且属抗震I类物项,因此,考虑土-交叉体系结构动力相互作用是抗震安全性评价的关键技术问题。以实际核电厂条件为背景,基于ANSYS分析平台建立了翼墙-沉管交叉体系-地基静动力分析模型,运用UPFs创建的粘弹性边界单元考虑无限地基辐射阻尼影响及地震动的输入,并精细化模拟地基材料的力学特性及交叉体系的空间分布形态,开展了静动力荷载联合作用下翼墙-沉管交叉体系的响应分析,探究交叉体系结构的应力、变形及加速度峰值等响应的变化规律。计算结果表明:直立翼墙与排水沉管交叉部位出现了应力集中现象,翼墙结构的竖向加速度响应与竖向及顺沉管水平向位移变形有较大变化,沉管在交叉部位的响应也有显著增加。研究成果可为核电厂取水工程构筑物的类似交叉体系设计提供技术参考。 相似文献
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阐述了人工黏弹性边界的机理及实现地震动输入的方法,采用MATLAB软件编制了等效节点荷载计算程序。通过算例分析将理论解与数值解进行对比,验证了程序的正确性。利用ABAQUS软件建立了位于典型软土场地的正放四角锥网架土-结构相互作用体系数值仿真模型,分析了考虑土-结构相互作用后对结构动力特性的影响,并且对土-结构相互作用体系进行了动力时程分析,得到了网架结构的加速度响应、相对位移和杆件内力的分布规律,并与刚性地基假定下结构的响应进行了对比和分析。结果表明,考虑土-结构相互作用后分析所得结构峰值加速度、相对位移和杆件内力等性能指标均有显著增大。不考虑土-结构相互作用可能会低估软土场地上的空间网格结构的地震响应。进行软土场地上空间网格结构工程抗震分析时应考虑土-结构相互作用对结构地震响应的影响。 相似文献
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跨越断层埋地管道屈曲分析 总被引：19，自引：7，他引：19
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。 相似文献
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D. Nedjar M. Hamane M. Bensafi S.M. Elachachi D. Breysse 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2007,27(2):111-115
Seismic response of buried pipes in longitudinal direction is studied. The effect of the variation of geotechnical properties of the surrounding soil on the stiffness, mass and damping of the soil is considered. The soil–structure interaction depends on pipe stiffness, joint stiffness, the variation of the soil stiffness and the soil mass and damping. Variations of the properties of the surrounding soil along the pipe are described by the random field theory. A numerical model is developed in order to simulate the effects of the variation of the soil on displacements, bending moments in the pipe and also to carry out a statistical analysis. The influence of different parameters regarding design and safety level of the pipe is conducted. 相似文献
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由于管道与土体的刚度相差较大,在振动荷载下,两者的运动不能相互协调,致使在研究管道破坏方面,管土之间的变形传递是一个极其重要的研究方向。目前学者对弯管的管土变形传递研究做得较少。本文通过弯管与土体的缩尺振动台试验及三维有限元模型,得出了地震作用下埋地弯管的变形传递系数的拟合公式。然后将试验结果与拟合公式的计算结果和有限元的模拟结果进行对比,证实了拟合公式的合理性,并分析了管道弯头处变形传递系数的变化规律,包括对不同管径、埋深、壁厚、土性和弯头角度的分析,证实了这些因素对管土之间的变形传递影响都很大,说明弯头处变形传递系数拟合公式对管道的抗震具有重大意义。 相似文献
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深入分析土-大直径扩底灌注桩体系动力相互作用机理是地震工程的重要研究内容。本文采用快速拉格朗日FLAC~(3D)有限差分程序建立地震荷载作用下扩底桩-土和等直径桩-土动力相互作用体的三维数值模型,分析大直径扩底桩与普通等直径桩地震反应的差异。桩周土采用Mohr-Coulomb弹性模型以考虑土体的非线性,桩体采用线弹性模型,桩与桩周土之间采用"切割模型"法设置桩土间接触面。输入5·12汶川地震波,对两种桩基的地震反应进行了数值计算与分析。结果表明:扩底桩的抗震性能优于等直径桩;与具有显著差异的加速度时程曲线相比,扩底桩对位移动力响应并不敏感。 相似文献
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To estimate the demand of structures, investigating the correlation between engineering demand parameters and intensity measures (IMs) is of prime importance in performance-based earthquake engineering. In the present paper, the efficiency and sufficiency of some IMs for evaluating the seismic response of buried steel pipelines are investigated. Six buried pipe models with different diameter to thickness and burial depth to diameter ratios, and different soil properties are subjected to an ensemble of 30 far-field earthquake ground motion records. The records are scaled to several intensity levels and a number of incremental dynamic analyses are performed. The approach used in the analyses is finite element modeling. Pipes are modeled using shell elements while equivalent springs and dashpots are used for modeling the soil. Several ground motion intensity measures are used to investigate their efficiency and sufficiency in assessing the seismic demand and capacity of the buried steel pipelines in terms of engineering demand parameter measured by the peak axial compressive strain at the critical section of the pipe. Using the regression analysis, efficient and sufficient IMs are proposed for two groups of buried pipelines separately. The first one is a group of pipes buried in soils with low stiffness and the second one is those buried in soils with higher stiffness. It is concluded that for the first group of pipes, \(\sqrt {{\text{VSI}}[\upomega_{1} ({\text{PGD}} + {\text{RMS}}_{\text{d}} )]}\) followed by root mean square of displacement (RMSd) are the optimal IMs based on both efficiency and sufficiency; and for the second group, the only optimal IM is PGD2/RMSd. 相似文献
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地震断层作用下的埋地管道等效分析模型 总被引：2，自引：0，他引：2
地震作用下,活动断层附近的埋地管道易发生强度屈服、局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,建立准确、高效的埋地管道在断层作用下的计算模型,对管道的抗震设计和震后安全状态评估具有重要的实用价值。本文采用非线性弹簧模拟远离断层处埋地管道的反应,基于管土之间小变形段管道处于强化阶段,提出一种改进的管土等效分析模型,进一步减小了管土之间大变形段的分析长度,从而提高了有限元分析效率。该模型采用ALA推荐的方法计算管土间的滑动摩擦力,可以考虑土体种类的影响;用Kennedy方法确定管道的计算长度。通过与精确模型比较,验证了管土等效模型的合理性和有效性。 相似文献
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为了分析软土地基－筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基－筏基础－核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土－筏基础－核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土－结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土－结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。 相似文献
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穿越逆冲断层的埋地管道非线性反应分析 总被引：2，自引：0，他引：2
穿越逆冲断层的埋地管道在地震作用下,容易发生局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,研究逆冲断层作用下的埋地管道地震反应规律,对管道抗震设计及施工等具有重要的意义。本文将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中取出,分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散,采用非线性接触力学方法模拟管、土之间的滑移、分离及闭合现象;采用线性位移加载模拟断层的错动,考虑了系统初始应力状态的影响,对土体未开裂前的管土相互作用系统进行了拟静力数值分析;分析了位错量、土体刚度、埋设深度、径厚比及跨越角度对埋地管道反应的影响,得出了一些有益的结论。 相似文献
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In this paper, a nonlinear stochastic seismic analysis program for buried pipeline systems is developed on the basis of a probability density evolution method (PDEM). A finite element model of buried pipeline systems subjected to seismic wave propagation is established. The pipelines in this model are simulated by 2D beam elements. The soil surrounding the pipelines is simulated by nonlinear distributed springs and linear distributed springs along the axial and horizontal directions, respectively. The joints between the segmented pipes are simulated by nonlinear concentrated springs. Thereafter, by considering the basic random variables of ground motion and soil, the PDEM is employed to capture the stochastic seismic responses of pipeline systems. Meanwhile, a physically based method is employed to simulate the random ground motion field for the area where the pipeline systems are located. Finally, a numerical example is investigated to validate the proposed program. 相似文献