综合管廊分支口管道地震动力响应研究

摘要

随着我国城镇化进程的不断加速，基础设施建设的投入也随之加大，由于城市综合管廊具有高效利用城市地下空间资源，改善城市环境，提高城市防灾抗灾能力，减少后期运营成本等特点，将逐渐成为城市发展的必然选择。而我国大多城市处于地震频发带，在地震作用下，处于综合管廊分支口的管道容易发生破坏，并造成次生灾害，对人们的生命财产造成严重威胁。因此，研究综合管廊分支口管道的抗震性能，保证管道正常运行，具有很高的理论研究价值和现实意义。本文结合地震作用下架空管道和埋地管道的反应分析理论，建立了综合管廊分支口管道理论模型，运用ADINA软件，对综合管廊分支口管道的有效应力和变形进行分析，研究综合管廊分支口管道受地震作用时的动力响应情况。本文的主要研究成果如下： （1）分析总结架空管道和埋地管道震害特性基础之上，对综合管廊分支口管道的震害特性进行分析。 （2）提出了多种综合管廊分支口结构形式和组合方式，并据此建立了综合管廊分支口管道理论分析模型。 （3）对地震作用下综合管廊分支口管道动力响应进行了分析，研究结果表明：在地震作用下，综合管廊分支口处支管道的非埋土段更容易发生破坏。 （4）研究各因素对综合管廊分支口管道的地震动力响应影响，结果表明：不同输入方向的地震波对管道的影响程度为：σz ＞ σx ＞ σy；当管道的埋置深度在 1.0m～3.5m之间变化时，随着管道埋深的增加，管道的有效应力随之增大，但增幅逐渐减小；Ⅰ类场地管道受到地震荷载作用产生的有效应力和变形最小，Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地管道受到地震荷载作用产生的有效应力和变形先增大，后逐渐趋于稳定，其影响程度为：σⅡ＞σⅢ＞ σⅣ；随着地震烈度的增大，管道的有效应力和变形随之增大，当地震烈度在Ⅵ度～Ⅷ度变化时，管道有效应力和峰值加速度之间为线性增长趋势。当地震烈度达到Ⅸ度和Ⅹ度时，管道有效应力和变形急剧增大，此时对管道的破坏影响巨大。 （5）对直埋管道与管廊分支口管道地震反应进行对比发现：在地震波作用下，直埋管道的最大有效应力约为管廊分支口管道最大有效应力的3 倍，其最大变形约为 2倍；管廊分支口管道最大有效应力约为直埋管道三通处最大有效应力的6 倍，其最大变形约为10倍。

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