埋地管线的地震响应分析

【摘要】： 生命线工程是维系现代城市与区域经济、社会功能的基础性工程设施与系统,其典型对象包括区域电力与交通系统、城市供排水、供气系统、通讯系统等。随着城市现代化程度的快速提高、规模的不断扩大,城市对生命线工程系统的依赖就越来越强。近年来,随着地下管道数量的增多和震害的频繁出现,人们开始认识到地下管线抗震研究的必要性和迫切性;同时,地下管线与地上结构在地震作用下的震动特性有很大的不同,因而地下管线的抗震又有其独有的特点。 在本文中,首先分析了埋地管线的震害特征。根据震害资料,归纳总结了埋地管线的各种破坏模式和影响破坏的主要因素。 利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了埋地管线的有限元模型,首先进行了管线在土压力、水压力等永久荷载作用下的静力分析,得出了管线的位移和应力值特点,其次简单比较了不同级别的车辆荷载对管道结构内力的影响;接下来进行了管线的模态分析,得出了结构的自振频率和周期,总结了管道的振型特点;并进一步地对单向地震波激励下管线的响应进行了计算和分析,本文针对三类场地三种地震烈度,共输入了15条地震波进行计算,通过大量数据的比较,从中得出了不同烈度不同场地的响应规律性: 1.随着地震烈度的增大,管线的地震响应加剧,并且地震烈度对管线的影响是显著的。 2.场地条件不同,管线的响应是不相同的,场地条件对管线的影响有时候甚至会超过地震烈度对管线的影响。 3.本文对普通钢筋混凝土管道在地震作用下的抗震性能研究结果表明,Ⅰ类场地9度下就会发生拉裂破坏,应引起高度重视。 本文计算得出的数据和结论,为埋地管线的抗震设计提供了一定的依据。