跨断层埋地管道抗震分析

跨断层埋地管道在断层错动下的破坏机制与模型设计一直是生命线工程的前沿问题,现有的管道抗震分析具有优点亦有其不足。提出弹簧-管道-土体模型,断层每侧沿管道方向近断层土体采用实体建模,此范围内的土体与管道之间的相互作用采用接触进行模拟,远离断层的管道与土体相互作用采用等效非线性弹簧进行模拟。采用有限元分析软件对模型进行实现,有限元模型考虑了管道与土体的材料非线性、几何非线性,管道采用四节点壳单元。算例的有限元分析结果与规范结果相差较大,建议加强试验研究,得到试验证明后,完善规范。

埋地输液管道横向地震激励下的动力响应(二)

考虑了管道与土壤之间的相互作用及管道与流体之间的耦联作用 ,研究了埋地管线在横向传递的剪切波作用下的动力响应 .利用有限元方法对运动方程求解 ,对实际算例运算结果表明 :随土壤剪切模量增大 ,横向相对位移减小 ,弯曲应力减小 ;随管径增大 ,横向相对位移增大 ,弯曲应力增大 ;随流速增大 ,弯曲应力几乎不变 .

温度作用下变径管道的应力应变分析

管道在发生热胀冷缩效应时会产生热应力,由于热应力的存在使管道发生伸缩挤压从而使管道发生变形,在管道变径处可能发生破坏。通过有限元软件ANSYS进行建模分析,采用8节点solid实体单元模型模拟变径管道。研究同心变径管道在温度作用下最易发生破坏的薄弱位置、温度对变径管道的影响以及温差对变径管道的影响。结果表明:在温度作用下,变径管道薄弱位置位于管道的变径处周围;变径管道的极限应力和管道温度、温差都有联系。该研究为热力管道的设计提供参考,使得热力输能变径管道设计合理节能。

埋地输液管道轴向地震激励下的动力响应(一)

考虑了管道与土壤之间及管道与液体之间的相互作用 ,研究了埋地管线在轴向传递的压缩波作用下的动力响应 ,利用有限元方法对运动方程求解 .对实际算例运算结果表明 :随土壤剪切模量的增大 ,轴向相对位移减小 ,轴向应力降低不明显 ;随管径增大 ,轴向相对位移增大 ,轴向应力降低不明显 ;随流速增大 ,轴向相对位移增大 ,轴向应力不变 .

跨断层隔震管道管端与土体相互作用分析

断层错动是造成埋地管道破坏的重要因素之一,因此,跨断层埋地管道在断层错动下的破坏机制、模型设计与参数分析和管道抗断层措施一直是生命线工程的前沿问题。对跨断层管道内力分析取得的成果较多,比较经典的是Newm ark-Hall方法、Kennedy方法和王汝梁方法,后来又出现基于壳模型的有限元分析方法。现有的管道抗断层措施具有其优点的同时亦有其不足。本文基于壳模型的有限元动力数值模拟,对一种管道跨断层隔震措施进一步研究,考虑管端与土体相互作用计算隔震管段的断层错动响应。计算结果表明拉应变容易在土中的管段传递,相比较而言,压应变不容易在土中的管段传递;最大拉应变降低比较多,最大压应变降低比较少。根据分析结果,对跨断层隔震管段边界条件的选取提出建议。

输液管道动力分析

考虑地下管道管土及管液之间的相互作用，研究了管道在沿轴线方向传递的剪切波和压缩波波动作用下的动力响应，得出了有关土壤剪切模量、管径及流速对其动力响应影响的初步结论；对于地上输液管道，考虑管液之间的相互作用，研究了其动特性和在端点输入的地震动作用下的动力响应，得出了管内液体流动对系统固有频率及动力响应影响的初步结论；指出地下与地上管道震害原因的区别；采用有限元方法求解了运动方程．

土特性改变对埋地管线轴向地震响应的影响

考虑管线与土壤之间的相互作用 ,研究了土壤性质改变对埋地管线轴向地震响应的影响 .利用有限元方法对运动方程进行求解 ,对算例运算表明 :剪切模量均匀变化的土壤中埋地管线中点的轴向地震响应与具有相同剪切模量的均质土壤中埋地管线中点的轴向地震响应相同 ;当管线位于两种不同介质中时 。

埋地管道断层错动反应分析

跨断层埋地管道在断层错动下力学模型设计和受力分析一直是生命线工程的前沿问题。弹簧-管道-土体模型中,断层每侧沿管道方向的近断层土体采用实体建模,此范围内的土体与管道相互作用采用接触进行模拟,远离断层的管道与土体相互作用采用等效非线性弹簧模拟。采用有限元分析软件对模型进行实现,有限元模型考虑了管道与土体的材料非线性、几何非线性,管道采用四节点壳单元。分析了断层破碎带宽度、断层错距、管道埋深、直径,壁厚对管道的受力影响,得出一些有益结论。

基于振动信号分析的结构损伤识别方法

根据近期文献,总结了结构损伤识别的一些方法,包括基于固有频率变化的损伤识别方法、基于振型变化的损伤识别方法、基于柔度变化的损伤识别方法、模型修正法、时频分析方法、基于环境激励的损伤识别方法、人工神经网络方法,指出了今后的发展趋势.

埋地管道动力反应时程分析结果与规范比较

输液管线,在环境长期作用、腐蚀效应和材料老化等灾变因素的耦合作用下,尤其是在设计时没有正确计算、预估管线内力的情况下,容易产生损伤累积和抗力衰减,严重地降低安全性、适用性和耐久性,甚至引发灾难性事故.因此,应该在管线设计时,尤其是进行动力设计时,正确计算、预估管线内力.本文对埋地管道动力反应时程分析结果与按规范计算结果进行了比较,得出的结论对管线抗震设计是有益的.

跨断层埋地变径管道抗震分析

为提高变管径管道的抗震性能,采用四节点壳单元模型模拟埋地管道,管土间相互作用采用非线性土弹簧模拟,通过有限元软件ADINA分析走滑断层下埋地变径管道的地震响应。研究了管线变径位置与断层位置关系、场地土类别及管道壁厚对管道造成的影响。结果表明:跨断层埋地变径管道的薄弱位置多为变径装置与小直径管段连接处。该研究可以为跨断层埋地变径管道抗震设计提供参考。

地震动多点差异输入对架空管道地震响应影响研究

架空管道由于地震波传递、地震动衰减以及场地不均匀产生各支撑点地震动差异,为了研究这种差异对架空管道地震响应的影响,通过有限元软件ADINA建立架空管道有限元模型,利用MATLAB软件编写具有相干效应的人工地震波,计算分析了多点地震动相干函数法输入、行波输入与一致输入下地震响应。结果表明:①随着视波速的增加管道轴向应变变小,有接近一致激励情况的趋势;②同一相干函数模型,考虑和忽略场地效应,管道轴向应变最大值存在差异;不同相干函数模型,管道轴向应变最大值也存在差异。结论认为,如果场地比较均匀且管段较短,可采用行波法进行地震输入;长柔管道应采用相干法进行地震响应分析,场地不均匀的长柔管道,应同时考虑场地效应。

断层两侧差异性土壤冻融对埋地管道力学性能影响研究

季节性冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻融循环引起的管道冻胀与融沉,不仅给管道带来附加应力与变形,而且在特定的条件下容易造成破坏,引起严重灾害。通过ABAQUS软件对跨断层埋地管道与土壤系统进行热力耦合数值模拟,建立冻融循环情况下管-土相互作用模型,分析断层两侧土壤性质相同与差异情况下管道应力分布规律。当断层两侧土质相同时,管道总应力与轴向应力在最高或最低温度下都接近于相同,但是当断层两侧土壤性质不同时,管道最大应力与最大轴向应力明显大于断层两侧土壤性质相同时的应力,且均出现在距离断层一定位置处。管道内部承压会导致相应的最大总应力和轴向应力增加,同时低温和高温时的最大应力差值变化规律改变。断层处埋地管道土壤回填时宜采用相同或者渐变的土质,否则应采取特殊的抗冻胀措施,对断层错动与断层两侧土壤性质差异同时出现时的管土作用机理与灾害预估需进一步研究。

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关;套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。

跨断层隔震管道分析

埋地管道在断层错动作用下的内力分析及其抗震措施一直是生命线工程的一个重要问题与研究热点。对地下管道在断层错位下的响应计算,取得的成果较多,比较经典的有Newmark-Hall方法和Kennedy方法。后来又出现基于壳模型的简化方法,如高田至郎提出的简化计算方法等。相对来讲,关于管道抗震措施的研究成果较少。本文提出一种抗震措施,进行了基于壳模型的有限元动力数值模拟,并与4种松到中密场地土条件下的埋地管道断层错位响应进行对比分析。计算结果表明,本方法中三种长度管道的最大轴向拉应变远小于埋地管道的最大轴向拉应变,而且最大轴向压应变亦不大。

基于大地脉动的新型损伤识别指数

阐述了一种新型损伤识别指数,进行该指数稳定性验算和计算绘制损伤指数变化率与损伤程度的关系曲线。数值模拟结果显示,该指数对小损伤敏感,可以进行损伤判定与标定,具有一定潜力。

小波方法识别框架结构损伤

小波包分析损伤识别方法首先将结构响应信号分解为小波包组分,然后通过各组分小波信号的变化情况识别损伤。通过3层框架结构的数值分析,模拟结构损伤,判断损伤时刻与损伤位置。分析小波组分信号突变情况,可以识别损伤时刻、损伤位置和损伤程度。

土层错动时油田套管损伤分析

套管-水泥环-土体模型中,水泥环与土体采用实体建模,并且二者之间的相互作用采用接触进行模拟。套管与水泥环之间采用共节点固定。采用有限元分析软件ADINA对模型进行实现。有限元模型考虑了材料非线性、几何非线性,采用位移荷载模拟土层间的相对运动。根据不同土层错距下套管的最大应变分析了土层错距对套管的受力影响。