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1.
壳有限元方法是目前较先进的分析地震活动断层作用下埋地管线反应的方法， 但是由于受断层错动影响的管道一般较长，因此该方法需要较大的计算资源. 本文提出一种等效边界方法，可以克服现有壳有限元方法的缺点. 埋地管线在地震断层作用下的大变形反应往往只发生在断层附近，而离断层较远处管段的变形反应相对较小.本文从理论上得出一个等效边界，以非线性弹簧的形式应用到壳单元分析模型的两端，替代模型以外管段的影响. 这样只需对感兴趣的发生大变形的管段进行壳单元建模型，从而解决了现有的壳有限元方法需要大量计算机时和资源的缺点. 与现有的壳模型固定边界方法进行比较，验证了等效边界方法的合理性和有效性. 相似文献
2.
断层是造成埋地管线破坏的最重要原因。简化埋地管线小变形段为等效边界弹簧,对管材为三折线本构模型的等效边界弹簧本构方程进行了推导。基于ANSYS软件的有限元概率设计系统,考虑了管线外径、壁厚、内压、埋深及走滑断层位错量等随机输入变量,运用蒙特卡罗方法进行了软土、中等土、硬土3种场地走滑断层位错作用下钢质埋地管线的可靠性分析。研究发现:管线应变和失效概率随场地硬度提高显著增大,而应力增大不明显;三种场地走滑断层位错作用下,对应变的敏感性从高到底依次为走滑断层位错量、壁厚、埋深、内压。研究完善和丰富了该方面理论,为埋地管线抗震设计提供了一些合理且经济的建议。 相似文献
3.
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
4.
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
5.
跨越断层埋地管线地震反应数值分析 总被引：7，自引：2，他引：7
跨越断层埋地管线在地震中的破坏是非常严重的,地震本身和管土相互作用体系中都存在很多不确定性因素,所以管线在断层运动过程中反应比较复杂。本文利用有限元理论和数值模拟手段,建立了管土作用模型,采用非线性接触问题研究方法详细地分析了管线由断层运动而产生的反应,对影响管线的各种因素进行了分析,包括位错量、跨越角度、断层运动形式、埋设深度、初始轴向力、断层裂缝宽度、填覆土质和管径。通过研究,得到一些初步结论。 相似文献
6.
采用等效弹簧边界分析埋地管线在沉陷情况下的反应 总被引：3，自引：0，他引：3
场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏重要原因之一.到目前为止,国内外对沉陷区埋地管线的反应分析甚少.为了真实地分析管线在沉陷情况下的反应,通过引入一个非线性弹簧,作为分析埋地管线在沉陷情况下反应的边界条件,以代替远处直线段管线的变形,将管线模拟成四节点薄壳单元,土介质简化为弹塑性弹簧,采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对有限元模型进行计算分析.通过实例计算,得出了管线的控制力,找出了管线的控制截面,为沉陷区埋地管线的设计提供一定的理论依据. 相似文献
7.
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
8.
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
9.
跨越断层埋地管线地震反应研究述评 总被引：2，自引：2，他引：0
本文论述了跨越断层埋地管线地震反应研究工作概况,包括理论研究和实验研究的进展,并介绍了不同情况下采用的研究方法和建立的相应的研究模型,通过对数据结果进行整理分析,得出跨越断层埋地管线地震反应规律。同时,本文还对埋地管线研究中的一些重要参数对研究结果的影响作了详尽的阐述,提出了需进一步研究的问题和今后可能的研究发展方向。 相似文献
10.
在考虑管道的材料非线性和几何非线性、管土相互作用的非线性和管道接口非线性的基础上,建立了由管体梁单元、三向土弹簧单元和接口单元组成的埋地非连续管道在断层位移作用下的有限元模型,并以美国密歇根大学Junhee等(2010)所做的跨断层水泥管试验为原型进行了模拟分析。有限元结果给出的水泥管最终变形、接口转角、接口位移与实验结果基本一致,表明本文提出的跨断层埋地非连续管道抗震计算的有限元分析方法具有一定的合理性。有限元结果和试验结果都表明,在逆冲断层作用下,水泥管的破坏主要是因为在管道接口处的轴向压力和弯矩的耦合作用,在断层附近的管道接口承受了较大的转动和压缩位移。本文所提出的分析方法可推广到埋地非连续管道在其它永久地面变形作用下的有限元分析。 相似文献