随着社会经济的发展,地下管道得到了广泛的应用,已经成为现代化工业生产和人们生活不可缺少的一部分。对地震作用下跨越断层埋地管道的反应及受力性能进行研究是有必要的,可以为地下管道的设计、加固、改造等提供理论依据及技术支撑。首先系统回顾了国内外关于地震断层作用下跨越断层埋地管道反应分析的理论方法,分析了造成地震作用下跨断层埋地管道破坏的主要因素,提出了本文研究所需的参数。其次,采用通用有限元分析软件ANSYS建立了跨断层埋地管线的三维有限元模型。有限元模型考虑了管道与土体的材料非线性、几何非线性以及管土的相互作用。管道模型采用四节点壳单元进行模拟;断层每侧沿管道方向30m范围内的土体采用实体建模并采用DP材料模拟土体特性,此范围内的土体与管道之间的相互作用采用3-D接触面进行模拟;断层每侧沿管道方向30m范围外的管道与土体相互作用采用刘爱文所推导的等效非线性弹簧进行模拟。再次,通过具体的有限元计算算例结果,分析比较了管道直径、管道壁厚、管道埋深、管道周围土体特性、管道与断层的交角等参数对跨断层埋地管道动力响应的影响,得出一些基本结论。最后,介绍了我国规范关于跨越断层埋地管道的计算方法,并把具体的有限元算例结果与规范结果作了比较,对我国的规范提出了修改的建议。
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