地下管道抗震分析中的若干参数.pdf

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1、地下管道抗震分析中的若干参数韩扬孙绍平(河南省建筑科学研究院郑州450000)(北京市政工程研究院100037)(HeNanBuildingResearchInstitute)(BeijingMunicipalEngineeringResearchInstitute)摘要本文对地下管道抗震分析中的地震波传播速度、管土变形传递系数及管道接头的允许变形进行了讨论,根据近期试验对不同类型管道,不同填料接头的变形均值、标准偏差提出了建议。关键词生命线地震波地下管道接头ABSTRACTInthispaper,thevelocityofwavepropagationofpipelingalongt

2、helongitudinalaxis,thetransmisioncoefficientofdisplacementbetweenpipeandsoil,theallowabledisplacementvalueofpipejointsarediscussed,thenthemeanval2ueandstandarddeviationofjointswithdifferentpipesandfillersaresuggested.KEYWORDSLifelineSeismicwaveBuriedpipelinesJoint前言对地震作用复杂机理的认知水平,震害资料的缺乏,地下管道是城市

3、供水、供气、热力、排污等生命特别是震害资料与相应场地地震反应及管道工况之线系统的基本组成部分。历史震害表明,地下管道在间的相互联系的资料的缺乏,目前尚未得到满意的地震中极易遭受破坏,造成系统故障和中断,并有可解决。由于科研经费的制约,各类管道的接头试验数能产生各种次生灾害,给人民生活、生命和财产带来量太少,特别是现场实测和实验数据更为困乏,使得[1]严重危害。因此,地下管道的震害分析对于城市减R值的确定也相当困难。本文将结合在工程应用中灾防灾工作具有重要的意义。发现的一些问题,提出相应的看法和建议,并简介国北京市政工程研究所自80年代起开始了这一内一些新的试验和研究成果。以达到抛砖引玉

4、的效领域的研究。在综合分析国外研究成果的基础上,根果,使管道震害分析的研究工作继续深入。据国内地下管道的震害调查,实验研究和管道特点,一、地震波沿地面的传播速度提出了以地下管道接头损坏为主要破坏模式的破坏考虑地表层沿X方向传播的地面位移为[2]状态划分原则和概率预测模型。并在北京、郑州、u=f(x-ct)(2)许昌、榆次等大中城市震害预测工程实例和国家“八式中,u为地面位移,c为地震波在X方向的传播速五”科技攻关专题“城市埋地管线和生命线网络系统度,x和t分别为距离和时间变量。[3][4][5]抗震防灾技术研究“中逐步完善和改进。分别对x和t求偏导,得地面应变为在概率预测模型中,取管道

5、接头在地震波作用E=vöc(3)下的相对位移S和接头允许变形R作为结构功能式中,v=5uö5t为地面运动速度。函数的基本变量,考虑极限状态方程为线性函数,得通常在大中城市地震动小区规划工作中,常用功能函数一维波动法计算出规划区各控制点的峰值加速度aZ=f(S,R)=R-S(1)和峰值速度v。对一些没有进行地震动小区规划工其中S是与地震动强度,地震波传播速度,场地土特作的中小城镇,可近似取v=aTö(2P),T为场地土性和管土相互作用等有关的随机变量;R是与管道的卓越周期,a取当地设防地震烈度所对应的加速接口型式,捻缝材料,管道材质和几何特性,施工方度值。法,使用年限,管道工况等因素有关

6、的随机变量。符圣聪通过对161条国内外强震记录,结合地式(1)简单明了,但S值的精确分析,限于人们面位移衰减经验公式,给出了对应7、8、9三种烈度—14—特种结构第16卷1999年第3期和3种场地条件下地面位移幅值U(cm)。v值也可难在K值的确定,一般来讲,K值根据现场实测确由此近似表示v=(2PöT)U。定。日本化工设备抗震准则,取K值为:比较有争议的问题是沿地表面地震波波速的选K=3GS(8)择。国内外许多文献,都是取土层的剪切波速Vs。其式中,GS为土的剪切模量,即近似取土的压缩模量,值一般在100～500mös,实际的计算结果表明,由此与管径的大小无关。算得的地面应变往往偏大

7、,地震波长往往比实际记建研院曾用顶管法和锤击法测定了159×6mm录值偏小。如,Tsuchida等在地面沿直线相隔500m钢管管土间纵向弹性系数,对夯土回填方式,K值约安放了6个加速度仪,从地震纪录分析,地震波的视在9～12MPa。1993年北京市市政工程设计研究总传播速度大约为210～6.0kmös,比表层土的剪切波院等对混凝土管、直的生铁管、生铁套管和生铁管用速大得多。Suzuki在Miyaki2Ken2Oki地震中沿着直液压千斤顶测试管土