跨断层埋地管道抗震性能的试验研究

【摘要】： 在穿越活断层时的地下管道,在发生地震时通常容易遭到破坏,断层引起的破坏是跨断层埋地管道破坏的主要原因。跨断层埋地管道试验是研究埋地管道抗震的重要手段。通过试验研究了相同断层位错情况下,不同管径、壁厚的管道分别在地震力、断层位错、以及它们的组合作用下管道的应变和位移等反应。 试验前考虑到管-土作用、断层和地震力共同作用的情况,进行了跨断层埋地管道抗震试验模型、加载方案以及试验测量系统的设计。试验中采用了两个中间有缝的箱体模拟断层,先对箱体中无土时进行不同情况下的跨断层埋地管道试验,然后再对有土时进行不同情况下的跨断层埋地管道试验,并进行对两种情况下的结果进行对比分析,最后结合国家规范《输油(气)钢质管道抗震设计规范》(SY/T0450-2004)计算和先前学者的ADINA数值模拟结果进行对比。 试验中考虑的因素有:1)管道自身参数如管道埋置深度、管壁厚度、管径、管道材料等;2)土体材料参数如土体类型、管-土相互作用等;3)断层特性如断层断距、断层错动距离等;4)荷载分别考虑了静荷载、动荷载以及这两者的组合共同加载。 依据试验结果,分析了各因素对地下管道破坏的影响,并得到几点结论:穿越活断层的埋地管道,管道在断层两侧先破坏,故在断层两侧宜进行特殊处理或防护;在断层两侧的管道上下或左右两侧的应变量值相当,方向相反,即分别属于受压区与受拉区;管道轴线变形是反对称形状,远离断层的管段随土体一起运动;管道宜选取大管径、大壁厚的管道;管-土相互作用较大的情况下,管道破坏较轻。

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