浅论场地震陷对地下管线影响研究

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1、中国地震局工程力学研究所硕士学位论文场地震陷对地下管线影响研究姓名：胡煜文申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：郭恩栋20080501摘要摘要地震引起的地层沉陷导致埋地管线破坏的事例有很多，为了保证埋地管线的安全和正常使用，研究场地震陷对埋地管线的影响具有重要意义。本文运用ANSYS有限元分析软件，考虑管一土相互作用，对震陷区埋地管线进行了一系列的数值模拟研究，模拟内容包括三大非线性：几何大变形非线性、材料非线性及接触非线性，并对震陷区埋地管线的反应特点进行了分析。论文主要进行了如下工作：1

2、．总结了埋地管线的抗震研究的一些成果并介绍了震陷区埋地线反应分析研究现状；阐述了震陷区埋地管线抗震研究的必要性，在此基础上提出了论文的研究目标和方法。2．分析了已有的各种数值模型的优劣，在此基础上确定了本文研究中采用的模型。其中土体采用D-P实体模型，管线采用线弹性壳模型，管一土相互作用采用接触模型，管土体系采用三维模型。3．阐述了采用ANSYS有限元分析软件进行震陷区管线数值模拟的基本思路，包括非线性分析在ANSYS中的实现、单元选取、有效计算区域、边界条件确定方法、管土体系模型的确立。对于震

3、陷区的实现论文采用的是对一定区域下土体进行挖空，然后模拟土体自重作用下的反应，这样可以实现土体漏斗状的震陷效果，而且土体的变形是连续的。经过模拟试算，震陷效果符合实际情况。4．研究了土体材料性质、土体震陷量、震陷区大小、管线埋置深度、不同径厚比及相同径厚比这一系列工况下对管线反应的影响，寻找了管线破坏的敏感因子，得出了一些有益的研究成果：1)震陷区管线的反应因土体性质的差别相应有很大差别；2)土体震陷量越大，管线反应越大，但当震陷量达到一定值时，管线反应变化不大；3)震陷区在一个合适的范围内时，

4、它对管线的破坏影响最大：当震陷区小于或大于这个范围时，对管线的影响都小于这个特定震陷区域范围对管线的影响；4)埋深越浅的管线所产生的附加应力和附加应变越大；5)震陷区对管线的破坏影响随径厚比增大而增大；6)径厚比不变时，震陷区对管线的影响随管线直径减小而增大。5．对论文工作进行了分析与总结，最后提出下一步工作展望。论文研究成果对震陷区管线的抗震设计有重要参考价值。关键词t埋地管线，场地震陷，管一土相互作用，非线性AbstractAlotofburiedpipelineshavebeendestr

5、uctedbythestratumsubsidence，whichiscausedbytheearthquake．Inordertoguaranteeits’securityandnormalservice．ItiSsignificanttostudytheeffectofsitesubsidenceontheburied-pipeline．Theburied．pipelineinthesettlementregionhasbeensimulatedbythefiniteelementSOftw

6、areANSYS．NonlinearanalysisiSconsidered，geometricgrossdistortionnonlinear,materialnonlinearandcontactnonlinear．Thefollowingpointsarediscussedinthisthesis：1．Someseismicresearchachievementsofburiedpipelinearesummarizedandtheresearchstatusonresponseanaly

7、sisofburiedpipelineinsettlementregionisintroduced．Basedonthisidea,theresearchmethodandresearchtargetisputforward．2．Theadvantagesanddisadvantagesoftheoriesonvariousnumericalmodelsareanalyzed．Basedontheanalysis．D—Pmodelisusedforsoilbody,shellmodelisuse

8、dforpipeline，contiguitymodelisusedforpipe·soilinteractionandthree．dimensionalmodelsareusedforthesystemwhichiscomposedofsoilandpipeline．．3．ThebasicideasofnumericalsimulationbythefiniteelementsoftwareANSYSisintroduced．TherealizationofnonlinearinANSYS、t