场地液化下埋地管道力学响应的有限元分析

发布时间：2017-04-08 17:38

  本文关键词：场地液化下埋地管道力学响应的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市地下生命线工程在供热、给水、输油等方面得到广泛的应用,是城市基础设施的重要组成部分。在强烈地震袭击下,地下管网系统的地震破坏和由此产生的灾害越来越严重,将会对城市人员生命财产安全构成严重的威胁,成为城市建设的重大安全隐患。因此,地下管道的破坏研究对城市建设在防灾减灾领域有重大的应用价值。基于ADINA有限元分析软件,建立了液化场地条件下埋地直管的管土接触-土弹簧分析模型。通过分析埋地管道的上浮位移及轴向应力,得到:管径、液化区范围、液化土密度、地震加速度幅值越大,埋深、壁厚越小,管道的上浮位移越大,破坏越严重。建立了液化场地下埋地弯管力学性能分析模型。发现当液化场地区域存在弯曲管道部分时,弯头会成为整个管网系统中最为薄弱的环节,而且存在一个最佳位置使得弯头有效应力最小,弯头壁厚、曲率半径越大越不容易发生破坏。建立了液化场地下埋地管道的流固耦合分析模型,基于多个模型对比分析发现流-固耦合作用对管道破坏的研究不容忽视,但空管状态是液化场地下埋地管道的最危险状态。分析了管道最大上浮位移和应力随着流体速度和流体密度的变化,发现流体速度越大,密度越小,管道上浮反应现象越严重。基于上述研究的结果与相应结论,提出合理的工程建议。成果可为液化场地下埋地管道的设计、施工和防护提供理论依据。
【关键词】：场地液化 埋地管道 管土相互作用 流固耦合 上浮反应
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3;TU435
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 管土作用模型10-11
• 1.2.2 流固耦合作用11-12
• 1.2.3 场地液化下埋地管道分析12-14
• 1.2.4 研究中存在的问题14-15
• 1.3 研究内容及方法15-18
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 研究方法15-17
• 1.3.3 创新点17-18
• 第2章 埋地管道力学响应影响因素分析18-25
• 2.1 埋地管道破坏的影响因素分析18-21
• 2.1.1 管道自身影响18-19
• 2.1.2 场地变形条件19-20
• 2.1.3 其他因素20-21
• 2.2 管土相互作用分析21-24
• 2.2.1 弹性地基梁分析法21-22
• 2.2.2 土弹簧分析法22-23
• 2.2.3 管土接触分析法23-24
• 2.3 小结24-25
• 第3章 液化场地下埋地直管力学响应的数值模拟25-42
• 3.1 建模的基本方法25
• 3.2 模型基本假定25
• 3.3 模型建立及求解25-33
• 3.3.1 管土接触-土弹簧模型的建立25-28
• 3.3.2 管土相互作用设定28-29
• 3.3.3 土弹簧刚度设定29-30
• 3.3.4 结果与分析30-33
• 3.4 不同影响因素分析33-40
• 3.5 小结40-42
• 第4章 液化场地下埋地弯管力学性能分析42-49
• 4.1 埋地弯管分析模型的建立42-43
• 4.2 计算结果与分析43-45
• 4.3 弯头各参数的影响45-48
• 4.4 小结48-49
• 第5章 液化场地下埋地管道流固耦合分析49-64
• 5.1 分析原理49-50
• 5.2 建模基本假定50
• 5.3 流固耦合模型的建立50-56
• 5.3.1 建立固体模型50-52
• 5.3.2 建立流体模型52-56
• 5.3.3 模型求解56
• 5.4 结果与分析56-63
• 5.5 小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 导师简介70-71
• 作者简介71-72
• 学位论文数据集72

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