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《中国地震局工程力学研究所》 2004年
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场地土液化引起的地下管线的上浮反应研究

李祚华  
【摘要】:震害表明,场地液化是地下管线破坏的主要原因之一。在地震时,位于液化场地土中的地下管线不仅受到地震波动的作用,而且还受到由于场地土液化产生的上浮力的作用,使得地下管线发生上浮反应,有时甚至露出地表,产生破坏。 本文对液化场地的地下管线的上浮反应进行数值分析研究。本文介绍了管线在地震中的破坏现象和主要影响因素,对目前国内外在液化场地地下管线方面的研究进行了较为全面的论述。本文用弹性地基梁模型模拟地下管线,利用虚功原理,建立了场地土液化引起的地下管线的上浮反应分析模型。考虑到土对管线的非线性约束作用、上浮力随管线在土中位置变化的非线性,进行等效线性化后建立了非线性增量有限元迭代计算方法,用简单的理论模型验证了方法和所编制软件的有效性,并对参数的取值,边界的处理等进行了讨论。对均匀场地土中管线的上浮反应进行了数值分析,在分析时考虑了管线的初始变形、液化区长度、管线的初始轴力、液化土的等效刚度等对管线上浮反应的影响。对非均匀场地土液化引起的地下管线的上浮反应进行了数值分析研究,对土的非均匀性考虑了三种情况,同样也分析了管线的初始变形、液化区长度、管线的初始轴力、液化土的等效刚度等对管线上浮反应的影响。本文研究进行了大量的数值计算,并给出了部分计算结果。 本文的研究得到了一些有意义的结论,主要有:管线的上浮位移和弯曲应变随轴力的增大而增大;管线的初始变形,对管线的上浮反应影响不大;液化区的长度对地下管线的上浮反应明显,管线的上浮位移和弯曲应变随液化区长度增加而增大;液化土的弹簧刚度对管线的上浮反应影响很大,液化土的弹簧刚度降低会增大管线的上浮反应;当液化区长度小于40米时,管线上浮反应很小;对于较长的液化区,可在液化区的中部对场地土进行处理,减小液化区的长度,可大大降低管线的上浮位移、弯曲应变。 本文最后对所做的工作进行了总结,并提出了今后需进一步开展研究的一些问题。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU435

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