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地下管道的随机地震反应

王岱  
【摘要】:地下管道的地震反应通常采用波动理论求解,而对地面运动沿空间分布的随机性估计不足。大量台阵记录证实,地震地面运动在时间和空间上的分布具有较强的随机性,而地面的波动特性并不十分明显。因此,研究地下管道的随机地震反应,在理论和实际工程中均有十分重要的意义。屈铁军和王前信给出了地面多点激励下地下管道振动的级数解,可分别考虑拟静态反应和动态反应,林家浩和张亚辉给出了结构随机振动的虚拟激励法,本文重点是将虚拟激励法应用于地下管道的随机振动分析。 将实际地震动看作平稳随机过程,管道简化为弹性地基梁,所研究的管道位于均匀场地中,输入平稳互功率谱矩阵,利用虚拟激励法求解了地下管道的平稳随机地震反应。主要分析了地震动空间相关性对地下管道地震反应的影响,研究表明,部分相关的地震输入产生更大的应力,应考虑地震动的部分相关性,慎重选取相干模型。 将实际地震动看作非平稳随机过程,管道简化为弹性地基梁,所研究的管道位于均匀场地中,输入时变互功率谱矩阵,利用虚拟激励法求解了地下管道的非平稳随机地震反应。主要分析了场地局部效应对地下管道地震反应的影响,研究表明,场地局部效应的影响很小,可以忽略。 将实际地震动看作平稳随机过程,管道简化为弹性地基梁,所研究的管道位于两种介质交界面附近,仅考虑拟静态反应,利用随机振动基本理论和虚拟激励法求解了穿越两种介质管道的平稳随机地震反应。主要分析了介质性质突变对地下管道地震反应的影响,研究表明,介质交界面附近的管道易发生破坏,场地差异越大,越容易发生破坏。 将实际地震动看作平稳随机过程,利用明德林解和弹性半空间动力基本解分别求得地基的静刚度和动刚度,利用虚拟激励法求解了均匀介质中地下管道的平稳随机地震反应。研究表明,地面位移自功率谱的低频特性决定了静刚度可近似替代动刚度。


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