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为监测埋地长输管道在冲击荷载作用下的动力响应,制作土箱-管道缩尺模型,将标定好的压电陶瓷传感器粘贴在管道上进行冲击试验。根据压电陶瓷传感器输出的加速度值,得到埋地管道在冲击荷载作用下的动力响应规律,并分析管道壁厚、管径、埋深、冲击高度等参数对管道动力响应的影响。利用有限元分析软件ABAQUS对该过程进行非线性有限元模拟,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合程度较好。结果表明:在冲击荷载作用下,冲击高度增加,管道振动加速度峰值增大;相同工况下,大管径和薄壁管道振动加速度峰值较大,管道覆土越深,管道振动加速度峰值越小;压电陶瓷能够有效监测埋地管道的动力响应,为管道工程抗震设计和安全性评估提供参考依据。 相似文献
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用微分求积法分析不同支承条件下水下输流管道的动力特性与容许悬跨长度 总被引：1，自引：0，他引：1
考虑管道材料的非线性和管外流体的阻尼因素,得到水下管跨段的非线性运动方程,应用DQ法建立其模拟方程,采用数值模拟方法,对管跨段在理想支承和弹性支承条件下的固有频率特性进行仿真,重点探讨了内外流流速、管内压力、轴向力、Strouhal数、所输送介质的密度对管跨段的临界流速及容许悬跨长度的影响。结果表明,不同的支承条件对系统的动力特性影响很大,为此提出了用弹性支承来分析实际水下管跨段动力特性的方法。 相似文献
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海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究 总被引：8，自引：0，他引：8
海底管线管跨段的涡激振动,是引发海底管线失效的主要因素之一,尤其是管跨在涡激振动下的“频率锁定”现象,是导致管线断裂失效的主要原因,也是在设计和维护管理中必须要避免的状态。影响管跨涡激振动响应规律的因素很复杂,因此,模型实验是研究和探索其规律的主要手段。为了探索海流运动对管跨动力响应的影响规律,在实验水槽中,分别对管跨在稳定流和随机流的作用下,管跨的动力响应规律进行了测定,本文对实验结果进行了分析的基础上,总结了“频率锁定”现象出现的条件,提出了在海底管线的可靠性设计和管道理中应采取的相应措施。 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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海洋地震频繁且海底土体环境复杂,当地震导致断层土体发生永久变形后,穿越断层的海底埋地管道也将受迫发生变形。为确定变形后的管道能否正常工作,需根据实际工况对其进行应变响应预测。首先通过有限元计算软件ABAQUS建立管道与走滑断层的三维实体模型,模拟管-土间的接触作用并通过等效边界方法修正模型,得到管道局部屈曲破坏形式及应变分布情况。然后,通过调整有限元模型参数对断层交角、管道工作内压、管道径厚比对管道极限塑性应变的影响进行敏感性分析,定性分析不同敏感性因素对穿越走滑断层海底管道应变响应的影响。最后,在数值模拟数据的基础上通过MATLAB软件利用基于遗传算法优化的BP神经网络实现对管道应变响应的精确预测。结果表明:穿越走滑断层管道在发生局部屈曲时,可根据轴向压缩应变突变现象确定管道局部屈曲时对应的断层位移,并且断层交角、管道工作内压和管道径厚比都会对跨断层管道应变响应产生影响。 相似文献
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海底悬跨管道在自身重量、内部流体重量、外部环境荷载作用下,将可能发生静力破坏及动力破坏。海底管道悬跨管段的长度是决定管道静力破坏与动力破坏的关键因素,因此确定了海底管道最大允许悬跨长度,就能够避免管道因悬跨长度过大而发生破坏。本文把避免出现涡激振动作为控制条件,提出了管道在顺流向振动下的最大允许悬跨长度公式,推导了不同边界条件下的管道自振频率公式,计算了管道在垂直流向振动下的最大允许悬跨长度。结果表明,支撑情况对管道最大允许跨长有很大的影响,在固端约束条件下的最大允许悬跨长度比简支约束下的长度大。 相似文献
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跨断层隔震管道管端与土体相互作用分析 总被引：1，自引：0，他引：1
断层错动是造成埋地管道破坏的重要因素之一,因此,跨断层埋地管道在断层错动下的破坏机制、模型设计与参数分析和管道抗断层措施一直是生命线工程的前沿问题。对跨断层管道内力分析取得的成果较多,比较经典的是Newm ark-Hall方法、Kennedy方法和王汝梁方法,后来又出现基于壳模型的有限元分析方法。现有的管道抗断层措施具有其优点的同时亦有其不足。本文基于壳模型的有限元动力数值模拟,对一种管道跨断层隔震措施进一步研究,考虑管端与土体相互作用计算隔震管段的断层错动响应。计算结果表明拉应变容易在土中的管段传递,相比较而言,压应变不容易在土中的管段传递;最大拉应变降低比较多,最大压应变降低比较少。根据分析结果,对跨断层隔震管段边界条件的选取提出建议。 相似文献
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为研究打桩荷载作用下自由场土体振动衰减规律，建立了考虑桩-土相互作用的二维有限元数值模型，并通过Lamb问题解析解验证了数值模型的有效性。通过分析打桩深度、土体阻尼比、打桩荷载等级和土质条件等因素的影响，研究了土体表面振动特性及振动衰减规律。参数分析表明，打桩深度对微振动的影响较小，在距振源一定距离处的土体表面振动响应基本保持一致；土体阻尼比对土体表面振动的影响显著，阻尼比越小，土体表面振动响应越剧烈；不同场地软硬条件影响微振动的限制距离，在一定距离范围内，土质越软，土体表面振动响应越显著，防振距离越长。基于参数分析结果，对峰值速度衰减曲线进行拟合，拟合公式计算结果与模拟结果较吻合，可为振动敏感建筑场地的选择提供参考。 相似文献
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Modelling of space weather effects on pipelines 总被引：1，自引：0，他引：1
Antti Pulkkinen Risto Pirjola David Boteler Ari Viljanen Igor Yegorov 《Journal of Applied Geophysics》2001,48(4)
The interaction between the solar wind and the Earth's magnetic field produces time varying currents in the ionosphere and magnetosphere. The currents cause variations of the geomagnetic field at the surface of the earth and induce an electric field which drives currents in oil and gas pipelines and other long conductors. Geomagnetically induced currents (GIC) interfere with electrical surveys of pipelines and possibly contribute to pipeline corrosion.In this paper, we introduce a general method which can be used to determine voltage and current profiles for buried pipelines, when the external geoelectric field and the geometry and electromagnetic properties of the pipeline are known. The method is based on the analogy between pipelines and transmission lines, which makes it possible to use the distributed source transmission line (DSTL) theory. The general equations derived for the current and voltage profiles are applied in special cases. A particular attention is paid to the Finnish natural gas pipeline network.This paper, related to a project about GIC in the Finnish pipeline, thus provides a tool for understanding space weather effects on pipelines. Combined with methods of calculating the geoelectric field during magnetic storms, the results are applicable to forecasting of geomagnetically induced currents and voltages on pipelines in the future. 相似文献
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悬垂管道跨越结构地震反应分析 总被引：8，自引：3，他引：5
管道悬垂是一种简单且应用广泛的管线跨越方式,水流冲刷等地质灾害也会造成埋地管线部分悬空。本文充分考虑了管-土相互作用和支座非线性因素的影响,采用非线性增量有限元方法对悬垂管道跨越结构在地震作用下的反应进行了分析。 相似文献
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Dimiter Kisliakov 《地震工程与结构动力学》1990,19(8):1143-1152
The response of an open high-pressure pipeline containing moving liquid to horizontal seismic loading is investigated. The problem of the interaction between the pipe and the liquid inside it is solved after thorough kinematic analysis, involving two-stage application of the Coriolis theorem. The basic axial loading on the pipeline is also taken into account. As a result, the equation of motion of an arbitrary one-span part of the pipeline under seismic loading is obtained. The harmonic balance is used to find the solution. As an illustration to the theory a numerical example is given with the data of a real water power station pressure pipeline under a past earthquake record. 相似文献
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To study the dynamic behavior of pipeline systems installed with large-mass valves within nuclear power plants during earthquakes, seismic simulation tests are carried out on a pipeline system equipped with a DN80 gate valve,and the FEM updating technique is used to identify the stiffness distribution of the valve. By conducting tests and a numerical analysis, the following conclusions are obtained: After a large-mass valve is installed in the pipeline, the system shows higher sensitivity to intermediate and high frequency components in the earthquake than low frequency components. It is possible for the intermediate frequency components to be amplified by the valve in the horizontal direction, while the pipes tend to amplify the high frequency components in horizontal and vertical directions. Changes in the high-order modes of the system depend on valve stiffness distribution. Since the existence of a valve makes pipeline system damping distribute with an obvious non-proportional feature, when the response spectrum method is used to calculate the response of the pipeline system, it could result in an underestimation of low-damping positions and overestimation of high-damping positions. 相似文献
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以平凉井下地电观测装置为例,采用有限元数值模拟的方法分析地电阻率观测装置布设与金属管线类干扰的关系。结果表明：(1)垂直于测线方向的金属管线对地电阻率观测的影响明显小于平行于测线方向的影响,最有效的抑制方法是增大金属管线的避让距离。(2)金属管线位于布极中心区域时,加深电极埋深并不一定能有效抑制干扰;对于金属管线垂直于测线方向的情况效果是显著的,但对于平行于测线方向的情况效果并不理想。(3)金属管线对井下地电阻率观测的影响是相对复杂的,它与装置系统(观测极距、电极埋深)、分层介质电性结构、金属管线自身的属性(电导率、横截面积、长度、距离)等因素有关。本研究方法可以快速判定资料异常变化的性质,对异常跟踪工作具有一定的参考意义,还可以为新建井下地电观测装置提供理论依据,从而提高台站的观测效能。 相似文献
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供水管道的震害主要原因是强烈的地面运动或场地失效以及管材、管径尺度等因素的影响。因此,将管道细分为单元,并分别考虑主要因素是强烈的地面运动或场地失效对单元的震害影响,建立相应的震害预测模型;单元综合震害以及由单元组成的管道体系的震害,则采用综合概率法进行预测。用GIS空间分析技术,依据用户指定的单元划分原则进行多因素单元自动划分,将有助于提高震害预测的自动化水平和预测效率。另外主要介绍了供水管道的单元震害预测模型和综合概率预测模型;叙述了在GIS环境下管道数据管理与查询、地图显示、预测单元自动划分、预测结果的显示输出等功能设计。 相似文献
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地震波对乌鲁木齐河谷地下管线的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
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。 相似文献