爆炸地震波作用下埋地管道流固耦合动力响应研究

为了探讨埋地管道在爆炸地震波作用下的响应问题,在考虑管内运动流体的情况下,利用数值模拟的方法建立了埋地管道外爆流固耦合模型,并进行了动力响应分析。基于该模型,对比分析了运动流体对管道在爆炸地震波作用下的响应影响,并通过设置不同流体压力、不同流体流速进一步探讨管内流体运动状态对管道响应的影响。结果表明,管内运动流体的存在能有效抵抗爆炸地震波给管道带来的振动效应,选取的充液管道模型应力变化范围比空管缩小了88%,随着流体输送压力的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越小;随着流体流速的升高,爆炸地震波对管道的振动影响越大,管道振动越明显。     

跨断层埋地管道抗震分析

跨断层埋地管道在断层错动下的破坏机制与模型设计一直是生命线工程的前沿问题,现有的管道抗震分析具有优点亦有其不足。提出弹簧-管道-土体模型,断层每侧沿管道方向近断层土体采用实体建模,此范围内的土体与管道之间的相互作用采用接触进行模拟,远离断层的管道与土体相互作用采用等效非线性弹簧进行模拟。采用有限元分析软件对模型进行实现,有限元模型考虑了管道与土体的材料非线性、几何非线性,管道采用四节点壳单元。算例的有限元分析结果与规范结果相差较大,建议加强试验研究,得到试验证明后,完善规范。     

钢质管道坍塌状态下静动荷载失效长度数值分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了埋地管道有限元数值分析模型.对管道坍塌问题进行了静力分析,得到了不同坍塌长度下的管道应力情况和管道的失效长度.通过输入地震渡,对不同地震烈度下的地震响应进行了有限元数值仿真计算,得到了在不同地震动荷载作用下管道的应力情况和失效长度,为管道的抗震设计提供理论依据.     

地基与密肋复合墙结构动力相互作用测试分析

为研究黄土地基与密肋复合墙结构相互作用对结构地震响应及破坏机制的影响规律,分别在考虑地基与结构相互作用及刚性地基条件下进行了1/15比例密肋复合墙结构振动台试验。按不同烈度输入单向水平、双向水平及三向加速度的EL-Centro波和天津波,测试了结构的加速度反应,比较了考虑相互作用与刚性地基条件下的水平加速度响应,对比了两种条件下的破坏现象,分析了地基对所输地震波的放大效应及相互作用对结构楼层动力响应的影响。结果表明:输入地震波后,相互作用体系的破坏形式为地基开裂,刚性地基条件下结构的破坏形式为底部拼接缝滑移;地基对地震作用的放大效应与地震波频谱特性、幅值及输入方式相关;相互作用对不同楼层水平动力响应的影响程度不同,也受到地震波频谱及烈度的影响;各工况条件下的相互作用效应与地基放大效应较为接近,可将地基对地震作用的放大系数作为考虑相互作用后的地震作用效应调整系数。     

复杂载荷作用下埋地管道的应力应变分析

为研究冻土区管道运营期间在地震作用下结构受力性状的变化,应用有限元软件ADINA建立了三维模型,并且对非均匀冻胀埋地管道进行了地震作用下的动力响应分析,得出内压、管道埋深、过渡段长度、冻胀段长度、管径、壁厚等对管道应力应变的影响。结果表明,随着冻胀段长度的增加,管道轴向应力最大值呈现出先增大后减小的趋势,且随着冻胀段的增加应力最大值趋于稳定,而内压对管道的影响主要体现在应力方面。     

埋地管道轴向振动分析

将埋地管道的轴向振动偏微分方程转化为动力学方程的基本形式,将地震激励按照随机波输入到运动方程中.利用弹性时程分析法,对管道单元进行动力时程分析并编制程序,得到管道中点的轴向位移响应和加速度响应.考虑了土参数、管道参数、地震动参数等因素对管道响应的影响,得到土的特性对管道的位移响应和加速度响应有一定的影响,随着土质由软变硬,管道的位移响应越小.     

基于Drucker-Prager准则的埋地管道局部悬跨沉降变形分析

针对油气长输管道的结构特点和地基土的力学特征,考虑到管-土的相互耦合作用和接触非线性特征,根据有限元理论,建立了基于Drucker-Prager准则的管道局部悬跨弹塑性模型,并对目前油气长输常用的大口径埋地管道进行了变形模拟和分析.通过分析揭示了管道的悬跨变形特性和土体特征对管道变形的影响规律.结果表明:应用该方法可以较准确地实现埋地管道局部悬跨的模拟和变形分析,为管道的现场施工、实时监测和安全性分析提供有价值的参考意见.     

中美钢结构货架抗震规范对比研究

地震时由于地震波的作用产生地面运动,通过地基基础影响上部结构,使结构产生惯性力,由于惯性力是地震时间接施加在结构上的,所以应称为地震作用。结构的地震反应包括速度、加速度和位移反应。水平传播的地震波使结构产生水平振动,竖向传播的地震波使结构产生竖向振动,在远离震中的广大区域仅水平地震起作用,所以设计中主要考虑水平地震作用,只有震中附近的高烈度区,才同时考虑竖向地震的作用。     

基于土弹簧模型的埋地输油管道地震响应数值模拟

输油管道是军队后方油库的重要设施设备,为深入研究埋地输油管道在地震作用下的响应规律,利用 Abaqus 有限元软件建立了土弹簧分析模型,采用正交试验的思路,选取军队后方油库几种常见规格的管道进行地震载荷作用下的数值模拟计算,研究了管径、壁厚、内压等因素对管道von Mises 应力峰值的影响。结果表明,不同规格的管道在地震作用下的 von Mises 应力变化规律基本一致,固定端处管道的 von Mises 应力最大;管径增大,管道的 von Mises 应力峰值变化很小;增加壁厚,管道的 von Mises 应力峰值显著降低;内压增大,管道的 von Mises 应力峰值将会变大。研究结果对管道的抗震设计具有一定指导意义。     

非均匀冻胀对埋地管道结构安全性的影响

为及时了解冻土区管道运营期间结构受力性状的变化,利用弹性地基梁理论得出了埋地管道在土体不均匀冻胀情况下的解答。应用有限元软件ADINA建立了三维模型,并且对埋地管道进行了热力耦合分析。通过计算冻融循环后管道的冻胀力,得出了温度、管道埋深、过渡段长度对管道应力应变的影响,确定了管道受力最大的位置。