埋地接口管道抗震性能的数值模拟

论文摘要

地震作用下埋地管线破坏的类型主要有三种:管线接头破坏、与建筑物连接处破坏和管体破坏。这些破坏中最为严重的是接头破坏,因此确定埋地管线接头抗震性能的影响因素具有重要意义。利用有限元软件ADINA,建立了跨断层埋地接口管道的计算模型。应用ADINA的两种建立模型方法—native和parasolid建立有限元模型,并运用布尔操作实现了管线与土体之间的几何融合。在建模时管道模型采用Native的方法,土体模型用Parasolid的方法建立,同时也可以保证网格之间的协调。通过摩擦接触的设定实现了管道与周围土体间相互作用,利用位移荷载模拟断层之间的相对运动。由于管道搭接部位的破坏最为严重,所以对影响地下管道接头的破坏因素做了深入分析。模型建立过程中考虑的因素有:直管段与弯管段的搭接处采用不同厚径比、不同搭接长度和不同材料,分析了以上因素对抗震性能的影响。根据以往试验数据,利用强度等效的方法,实现了接头对于管线抗震性能的减弱作用。依据计算结果分析了各因素对地下管道破坏的影响,并得出几点结论:搭接部位是管道破坏的薄弱环节,其抗震性能受轴向应变和环向应变的影响很大,而轴向应变和环向应变受搭接长度的影响。弯头的厚径比与搭接段轴向应变的大小相关,厚径比大轴向应变大,应采用厚径比小的弯头。针对以上结论给实际工程提出了建议:工程中应选用适宜的搭接长度和厚径比小的弯头。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 概论
• 1.1.1 地下生命线震害分析
• 1.2 埋地管线理论与实验模型研究现状
• 1.2.1 埋地管线理论模型
• 1.2.2 实验研究
• 1.2.3 有限元方法
• 1.3 本文主要研究的内容
• 2 管道破坏的影响因素及计算方法
• 2.1 管道抗震性能的影响因素
• 2.1.1 管道自身条件的影响
• 2.1.2 地质条件、敷设方式及地震烈度对管道破坏的影响
• 2.2 计算模型摩擦简介
• 2.3 强度等效计算
• 3 埋地接口管道计算模型的建立
• 3.1 建立模型的基本方法
• 3.2 建模的基本假设
• 3.3 建模的基本步骤
• 3.3.1 建立几何模型
• 3.3.2 赋予材料性能
• 3.3.3 约束和荷载
• 3.3.4 定义单元组
• 3.3.5 划分网格
• 3.3.6 设定摩擦系数
• 3.3.7 求解控制
• 3.4 模型参数说明
• 4 数值模拟中各参数对抗震性能的影响
• 4.1 直管段抗震性能因素分析
• 4.2 搭接段的抗震性能影响因素分析
• 4.3 弯头的抗震性能分析
• 4.3.1 厚径比对弯头抗震性能的影响
• 4.3.2 管道直径突变的影响
• 4.3.3 弯头材料对弯头抗震性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集