人工爆破地震作用下输气管道动力响应分析

为了保障人工爆破施工环境下天然气管道的安全运行,以管道典型第三方作用爆破施工为对象,通过分析天然地震波传播特性、波形和频谱特性,以峰值加速度指标作为地震主要动参数,采用期望反应谱作为目标谱,基于SIMQKE_GR程序模拟了人工地震加速度波形图,建立了基于有限单元法地基梁—土弹簧模型的爆破地震作用下管道地震响应有限元模型,得到了管道在爆破地震作用下的位移、应力和管道应变随时间的变化特性:若管道长度大于200m,边界条件对所取管段中间部位的反应影响很小,管道中部的响应就可以代表整个管道中大多数位置的响应程度,将管道中间点的位移变量与土壤质点的位移变量相减得到相对位移变量,就可以反映出爆破地震中管道与土壤的相对位移。最后将ANSYS模拟结果与管道抗震设计规范进行了对比分析,结果表明:ANSYS模拟结果的轴向应变最大值为0.001 1,与采用抗震规范法计算出的最大轴向应变0.001 3极为接近。该模型的模拟计算较为准确,为管道爆破施工安全控制提供了理论基础。