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场地大变形下供水管道破坏试验及地震安全评估

作　者: 曹建国
导　师: 蒋建群
学　校: 浙江大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 地下供水管道地震场地大变形试验研究柔性接头抗震性能
分类号: TU991.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

城市供水管网系统作为城市生命线工程中的重要组成部分,对人们的日常生产生活有着极其重要的作用。但当地震等极端自然灾害发生时,特别是震后由于土体液化等产生的地面侧向位移会对供水管网系统造成不同程度的破坏,严重影响了灾区人民在灾难发生后的生存和生产自救。而且近年来,我国很多城市都遭受到了较大的地震灾害.,在造成了大量人员伤亡和巨额的财产损失的同时,也让我们认识到了供水管网系统的重要性。因此对于城市供水管道在场地大变形下的抗震性能进行研究是十分必要和.有意义的。本文在分析整理了管道震害现象及其国内外研究现状的基础上,通过自主研发的试验设备,对三种管材两种管径的承插式柔性接头管道进行了破坏试验,试验主要以拉拔和弯曲两种形式进行,以模拟地下供水管道柔性接头在地震引起的场地大变形下的抗震性能,得到了不同管道的正常使用状态限值(允许渗漏位移)和破坏状态限值(完全破坏位移),并对不同的管道进行了力学性能分析和抗震性能比较；总结了现阶段国内外地震场地大变形的预测方法,包括现场调查法、模型试验法及数值分析法,分析了地下管道在地震引起的场地大变形作用下的响应特征,在此基础上,建立了基于场地大变形的柔性接头地下管道的震害评估方法,包括经验评估方法及理论分析方法,并对采用柔性接头的地下供水管道在遭受纵向变形和横向变形时的抗震性能进行了评估,分析了管道和场地等因素对地下管道在场地大变形作用下发生破坏概率的影响。结果表明,塑料管道比球墨铸铁管有更好的抗震性能,小管径管道比大管径管道在场地大变形下更易发生破坏,管道在遭受横向变形时的破坏概率要明显小于纵向变形时的破坏概率,液化层厚度、地面坡度等场地条件对地下管道的破坏概率有很大影响。研究成果为城市供水管道的抗震设计提供了重要的参考依据。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-21
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 供水管道的地震破坏  12-16
  1.3 国内外研究现状  16-20
    1.3.1 地震引起的场地大变形研究  16-17
    1.3.2 管道响应的研究  17-19
    1.3.3 管道安全可靠性研究  19-20
  1.4 本文研究内容  20-21
2 承插式供水管道的抗震试验及力学性能分析  21-55
  2.1 球墨铸铁管、UPVC管及AGR管的性能特点  21-22
  2.2 试验准备工作  22-29
    2.2.1 试验目的  22-23
    2.2.2 试验设备  23-24
    2.2.3 试验试件  24-26
    2.2.4 相关配件  26-28
    2.2.5 试验加载及测量及记录  28-29
  2.3 试验过程及试验现象  29-32
    2.3.1 安装调试试件  29-30
    2.3.2 纵向抗拉试验过程及现象  30
    2.3.3 横向抗弯试验过程及现象  30-32
  2.4 管件接口力学性能分析  32-53
    2.4.1 力和接口位移的关系  32-51
    2.4.2 管件力学性能比较  51-53
  2.5 本章小结  53-55
3 地震引起的场地大变形位移分析及管道响应特征  55-65
  3.1 地震液化引起场地大变形位移预测方法研究  55-57
    3.1.1 现场调查法  55-56
    3.1.2 模型试验法  56-57
    3.1.3 数值分析法  57
  3.2 场地大变形对地下管线的影响  57-64
    3.2.1 管道纵向变形反应  58-61
    3.2.2 管道横向变形反应  61-63
    3.3.3 管道接口位移计算  63-64
  3.3 本章小结  64-65
4 场地大变形下的管道震害评估  65-80
  4.1 管道震害评估方法  65-70
    4.1.1 经验评估方法  65-67
    4.1.2 理论分析方法  67-70
  4.2 地下管道接口抗震可靠度分析  70-74
    4.2.1 管道纵向变形的可靠度评估  71-72
    4.2.2 管道横向变形的可靠度评估  72-73
    4.2.3 可靠度计算  73-74
  4.3 影响因素分析  74-79
    4.3.1 管道因素对破坏概率的影响  74-76
    4.3.2 场地因素对破坏概率的影响  76-79
  4.4 本章小结  79-80
5 总结和展望  80-82
  5.1 总结  80-81
  5.2 展望  81-82
参考文献  82-85
作者简历  85

场地大变形下供水管道破坏试验及地震安全评估

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