钢质管道地震地质灾害若干问题研究

摘要

管道运输是能源输送的主要手段.我国属于地震地质灾害多发国家,埋地管道作为长输管道工程的重要组成部分,不可避免的建在地震多发区,也不可避免的建在会发生坍塌、冲沟等地质灾害的地区.这些灾害使得管线发生变形和失效,造成重大事故,产生重大经济损失和污染环境,对安全生产和社会稳定造成不良影响.特别时当地震和坍塌、冲沟等地质灾害同时发生时,管道产生失效的概率更大,更危险.因此,研究钢质管道在地震地质灾害作用下的的若干问题具有重要的工程指导意义.本文仅就地质坍塌、冲沟的力学行为,地质坍塌、冲沟与地震动同时作用的力学行为的若干问题进行了研究.本论文是一个涉及到地质力学、土力学和固体力学的交叉学科的研究,运用了土力学、弹性力学和有限元方法对钢质管道在地震地质灾害中的侵害进行了建模和计算.得到的主要结果为:第一章：论述了国内外目前关于管道的研究的背景和意义,地下管道的震害特征与研究,关于坍塌和冲沟、管道的抗震研究等方面国内外的研究概况,提出了本文所要研究的主要内容.第二章：针对有固定墩和无固定墩两种情况,建立了坍塌和冲沟时的力学模型,应用ANSYS软件分析建立了埋地管道的数值计算模型.第三章：利用ANSYS有限元分析软件,计算了不同长度土壤坍塌发生时管道的受力和变形,确定了管道的失效长度.通过地震波的输入,对管道在不同地震烈度下的地震响应进行了分析,确定了管道在地震作用下的失效长度.第四章：分析在冲沟时的管道的受力和变形,确定了管道的失效长度.通过地震波的输入,对比不同烈度下管道的失效长度.

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及使用授权声明

创新点摘要

引言

1管道的数值仿真分析单元与力学及有限元模型

1.1地下管道的震害特征与研究概述

1.1.1地下管道在以往地震中受到的危害

1.1.2地下管道的震害研究与进展

1.2 ANSYS计算模型

1.2.1有限元分析原理

1.2.2 ANSYS计算模型的选择与条件假定

1.2.3 ANSYS计算模型应用的单元

1.3管道的受力和变形

1.3.1有固定墩管道的受力和变形

1.3.2无固定墩管道的受力和变形

1.4基本资料

1.5管道的有限元计算模型

1.5.1有固定墩管道的有限元计算模型

1.5.2有固定墩管道的有限元网格

1.5.3无固定墩管道的有限元计算模型

1.5.4无固定墩管道的有限元网格

2管道在坍塌发生时静力及地震响应数值仿真分析

2.1有固定墩管道在坍塌发生时的有限元计算

2.1.1有固定墩管道在坍塌发生时的有限元计算

2.1.2有固定墩管道在坍塌发生时的应力场分布

2.1.3有固定墩管道在坍塌发生时的地震响应分析

2.1.4有固定墩管道在坍塌发生时地震响应分析情况下的应力场分布

2.2无固定墩管道在坍塌发生时的有限元计算

2.2.1无固定墩管道在坍塌发生时的有限元计算

2.2.2无固定墩管道在坍塌发生时的应力场分布

2.2.3无固定墩管道在坍塌发生时的地震响应分析

2.2.4无固定墩管道在坍塌发生时在地震响应分析情况下的应力场分布

3管道在冲沟发生时的静力及地震响应数值仿真分析

3.1有固定墩管道在冲沟发生时的有限元计算

3.1.1有固定墩管道在冲沟发生时的有限元计算

3.1.2有固定墩管道在冲沟发生时的应力场分布

3.1.3有固定墩管道在冲沟发生时的地震响应分析

3.1.4有固定墩管道在冲沟发生时在地震响应分析情况下的应力场分布

3.2无固定墩管道在冲沟发生时的有限元计算

3.2.1无固定墩管道在冲沟发生时的有限元计算

3.2.2无固定墩管道在冲沟发生时的应力场分布

3.2.3无固定墩管道在冲沟发生时的地震响应分析

3.2.4无固定墩管道在冲沟发生时在地震响应分析情况下的应力场分布

4坍塌和冲沟的比较与防治

4.1发生坍塌和冲沟时的管道应力和位移比较

4.1.1有固定墩管道

4.1.2无固定墩管道

4.2坍塌和冲沟的防治

结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢