跨越断层地下管线反应分析

论文题目: 跨越断层地下管线反应分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 结构工程

作者: 毛建猛

导师: 李鸿晶

关键词: 地下管线,断层,管土相互作用,非线性,震害

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称为城市的地下生命线工程。地下管线一旦遭到地震破坏,会给地震应急和震后恢复工作带来极大的困难,从而造成国民经济损失和人员的伤亡。故有必要对地震断层作用下的埋地管线进行分析,分析管线地震反应行为和破坏过程,评价地下管线的抗震能力和安全性,为跨越活断层埋地管线的抗震设计、鉴定、加固、改造、地震损失估计、地震应急等工作提供理论基础和技术支撑。 本文在总结国内外有关理论和方法的基础上,考虑埋地管道与土介质的相互作用,分析了管道作为薄壳结构的断层位错反应,并通过算例加以验证。本论文的主要工作如下: 首先,回顾了以往埋地管线抗震分析的主要研究工作,并收集和整理相关资料,定性分析造成跨断层地震破坏的原因,提取本项研究所需参数。 其次,建立了地下管线空间地震反应的分析模型,考虑管土相互作用以及管、土的材料非线性和几何非线性性质,管道模型化为四结点薄壳单元结构,土介质简化为三向弹塑性弹簧,分析了管道的断层位错反应。 最后,通过具体的算例,采用通用有限元软件ABAQUS对上述模型进行分析,寻找管线结构的薄弱环节,研究地下管线的地震破坏行为和机理,定量分析各因素对管线地震安全性的影响程度,最终得出结论:大位移断层作用下,地下管线存在明显非线性效应,断层参数、管道参数等因素不容忽视;壳型模型比梁型模型更合理等。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

目录

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．3 ABAQUS软件介绍

1．4 研究目标和预定方案

1．4．1 预期目标

1．4．2 本文的研究方法

1．4．3 本文的理论依据

1．4．4 本项研究的技术路线

1．4．5 可行性分析

1．5 本文主要内容及安排

第二章 跨断层管线破坏因素和抗震分析理论

2．1 跨断层埋地管线破坏影响因素

2．1．1 断层类型与地下管线破坏形式

2．1．2 跨越断层地下管线震害因素分析

2．2 埋地管线抗震分析理论

2．2．1 静力理论

2．2．2 弹性地基梁理论

2．2．3 非线性摩擦理论

2．2．4 壳体理论

2．3 跨断层管道反应分析方法

第三章 非线性有限元分析理论

3．1 非线性问题分类

3．2 非线性问题的求解

3．2．1 非线性问题的求解过程及特点

3．2．2 非线性问题的有限元基本方程

3．2．3 非线性方程的解法

3．3 跨越断层管线非线性反应的实现

第四章 跨越断层管线模型的建立

4．1 概述

4．2 管线模型

4．2．1 薄板弯曲问题以及十二自由度薄板单元

4．2．2 薄板单元分析

4．2．3 平面应力矩形双线性单元

4．2．4 薄壳单元的坐标转换

4．2．5 矩形薄板单元计算薄壳问题的一般步骤

4．2．6 管线模型示意图

4．3 管土相互作用模型

4．3．1 二维管土相互作用分析模型

4．3．2 三维管土相互作用分析模型

4．3．3 跨断层埋地管线分析模型

4．3．4 管土系统平衡方程建立

4．4 断层模型

第五章 跨越断层管线地震反应分析

5．1 埋地管线实例

5．2 计算结果及其分析

第六章 参数灵敏度分析

6．1 参数对管线反应的影响

6．1．1 断层倾角影响

6．1．2 管径影响

6．1．3 管线埋深影响

6．1．4 断层类型影响

6．1．5 场地土影响

6．2 结果分析

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-10-13

参考文献

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