学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

埋地管道的地震响应分析

作　者: 李喆
导　师: 孙丽
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 埋地管道有限元地震反应谱场地土烈度
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 196次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为城镇生命线系统中的重要组成部分的埋地管道在城镇的现代化过程中起着越来越大的作用。影响埋地管道安全性的因素主要是灾害事件对它的作用,其中尤其以地震灾害为甚。研究地震过程中埋地管道的破坏规律从而提高埋地管道的抗震性能已经成为城镇防灾减灾的重要课题。埋地管道因有土包围,所以与地上结构在地震作用下的震动特性有很大的不同,地下管道的抗震有其独有的特点。在本文中,根据搜集到的国内外震害资料,总结了埋地管道的破坏形式及影响破坏的主要因素。以地下结构抗震解析方法和有限单元法为理论基础,以有方向改变的混凝土埋地给水管道为研究对象,应用大型通用有限元软件ANSYS建立了埋地混凝土管道的有限元模型。根据混凝土输水管道设计规程,首先进行了管道在永久荷载和可变荷载作用下的静力分析,得出了管道的位移和应力值。接着对管道进行模态分析,得到了管道的自振频率和周期,并总结了振型特点;应用地震反应谱理论对管道进行动力响应分析,在管道上选取轴向表面4个节点及一端截面环向4个节点,选取I、II、III三类场地土和7、8、9度地震烈度,得到管道在不同场地,不同烈度下的应力及位移响应规律:在同样(I类)场地下,地震烈度越大,管道的轴向位移越大,端截面节点的轴向位移数值上比轴向表面节点的轴向位移要小;在同样场地下,随着地震烈度的增大横向位移在数值上远远小于轴向位移,而且变化不如轴向位移剧烈,比较稳定;在同样烈度(8度)下,场地土越松软,管道的轴向位移越大。端截面节点的轴向位移比轴向节点的轴向位移要小;在相同场地土条件下,应力响应随着烈度的增大而不断变大,在相同的烈度情况下,应力响应随着场地逐渐变软而不断变大;为保证该混凝土管道的正常使用,在I类场地土条件下,烈度为9度时该管道会发生破坏;在II、III类场地土条件下,烈度在8度以上会发生破坏。在算例基本一致的条件下与时程分析方法进行了对比,结果表明,两种分析方法得出的结论基本相符,地震反应谱分析方法计算简便,因此具有可行性。最后根据分析结论和相关的管道施工资料,对埋地管道的抗震措施提出了几点建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 研究意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
  1.4 研究发展趋势  14-15
    1.4.1 模型的建立  14-15
    1.4.2 专业分析软件的研究  15
  1.5 地下管道的震害及其影响因素  15-18
    1.5.1 地下管道的震害  15-16
    1.5.2 地下管道的破坏形式  16
    1.5.3 影响地下管道破坏的因素  16-18
  1.6 本文主要研究工作  18-19
第二章地下结构抗震解析方法与有限单元法  19-30
  2.1 地震反应分析方法  19-22
    2.1.1 静力理论  19
    2.1.2 动力理论  19-22
  2.2 管道动力计算理论  22-25
    2.2.1 动力反应方程  22
    2.2.2 结构反应谱分析中的阻尼  22
    2.2.3 管道运动方程  22-25
  2.3 有限单元法  25-29
    2.3.1 位移模式和单元选择  25-26
    2.3.2 几何方程  26-27
    2.3.3 本构方程  27
    2.3.4 单元刚度矩阵  27-28
    2.3.5 整体刚度矩阵  28
    2.3.6 等效节点力  28
    2.3.7 有限单元法分析问题的基本步骤  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章埋地管道静力分析  30-41
  3.1 ANSYS 有限元软件简介  30
  3.2 管道建模  30-32
    3.2.1 单元选择  31
    3.2.2 管道材料特性及网格划分  31-32
  3.3 边界条件处理  32-33
  3.4 管道结构上的作用  33-35
    3.4.1 作用分类  33
    3.4.2 永久作用标准值  33-34
    3.4.3 可变作用标准值  34-35
  3.5 管道静力分析  35-40
    3.5.1 管道永久荷载作用分析  35-38
    3.5.2 车辆荷载对管道的影响分析  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章埋地管道模态分析及动力响应分析  41-60
  4.1 管道模态分析  41-44
    4.1.1 管道固有频率和周期  41
    4.1.2 管道振型描述  41-44
  4.2 地震概述  44
  4.3 场地类别的划分  44-45
  4.4 地震反应谱  45-46
  4.5 ANSYS 分析方法  46-47
    4.5.1 谱分析技术  46-47
    4.5.2 瞬态动力学分析技术  47
  4.6 动力参数的确定  47-48
  4.7 管道地震位移响应分析  48-55
    4.7.1 相同场地条件不同烈度下的管道地震位移响应分析  48-52
    4.7.2 相同烈度不同场地条件下的管道地震位移响应分析  52-55
  4.8 管道地震应力响应分析  55-56
  4.9 地震反应谱分析法与时程方法的比较  56-58
    4.9.1 位移响应比较  56-58
    4.9.2 应力响应比较  58
  4.10 本章小结  58-60
第五章埋地管道的抗震措施  60-63
  5.1 管道沿线的调查  60
  5.2 管线的合理设计及布局  60-61
  5.3 提高管道的抗震性能  61-62
    5.3.1 合理的选择管材  61
    5.3.2 管道接口形式及构造  61-62
    5.3.3 地基的处理  62
  5.4 埋地管道的监护  62
  5.5 本章小结  62-63
第六章结论与展望  63-65
  6.1 分析结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-68
作者简介  68
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-69
致谢  69-70

埋地管道的地震响应分析

内容摘要

全文目录

相似论文