过活动断裂地面明钢管适应性及抗震性能研究
发布时间：2021-01-16 12:12
压力钢管作为输送管线常见于引调水工程中,地面明钢管由于结构简单,承压能力较高,对变形和不良地质条件的适应性强,开挖量少,投资较省,维护检修方便等优点,在过活动断裂的管道结构中应用广泛。长距离输水管道常穿越地质条件复杂的断裂带,断层的蠕滑与粘滑错动,对结构安全性产生了很大的威胁。因此研究活动断裂错动作用的特征,以及相应的工程布置型式是十分重要的。结构布置了多个滑动支座,除了适应断层的变形,还需要抵抗地震荷载的破坏,另外近断层地震动对明钢管安全性的影响研究目前比较缺乏,值得深入探讨。本文基于三维非线性有限元数值仿真软件ANSYS,对过活动断裂地面明钢管适应性及抗震性能进行了分析。具体内容和成果包括:1.根据工程经验,提出主断层段不同支承型式的两种结构布置方案,分析过断裂明钢管的不同型式分别在蠕滑错动及粘滑错动模式下的位移及应力规律,管道两种布置型式对断层蠕滑错动适应良好,粘滑错动下破坏严重。双向滑动支座配套固定铰支座形式较单向滑动支座形式受力条件更优。2.在蠕滑错动模式的基础上,研究断层各方向错动位移对两种结构布置方案的影响,分析位移补偿元件补偿方式的不同与支座选型之间的关系,其中单向滑动...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2-I明钢管布里示愈图
倒虹吸钢管最大静水头为１４０ｍ，水击压力为０．１４ＭＰａ。钢管、加劲环、支承环等??均采用Ｑ３４５Ｃ钢材，钢材容重７．８５ｘ：ｌ（ｒ５Ｎ／ｍｍ３，钢材弹性模量２．０６Ｘｌ〇５Ｎ／ｍｍ２，泊??松比０．３０，线膨胀系数１．２ＸｌＣＴ５／ｒ：。根据《水电站压力钢管设计规范》（ＳＬ２８１－２００３）??的规定［２１］，若钢材屈强比大于０．７，应以＆?＝０．７％计算允许应力，同时考虑焊缝系数??０．９５，明钢管的抗力限值（允许应力）见表３．１－３。镇墩、支墩以及支座底板采用Ｃ２５??混凝土材料，混凝土材料的具体参数见表３．１－４。????表３．１－３?明钢管钢材允许应力（ＭＰａ）（厚度１６？４０ｍｔｎ）????膜应力区??局部应力区??钢号?＾３?轴力?轴力和弯矩?轴力?轴力和弯矩??基本０．５５ｃｒｙ?｜?特殊０．７ｃｒｙ?基本０．６７ｃｒｓ?基本０．８５ｃｒｔ?特殊０．８ｃｔｖ?特殊Ｉ．Ｏｒ??Ｑ３４５Ｃ?１７２?２１９?２０９?２６６?２５０?３１３??表３．１－４混凝土基本材料参数??ＩＩ?ＩＴ?混凝土强度等级??项目?单位???????０５?Ｃ２０?Ｃ２５??轴心抗压?Ｎｆｆａ?７Ｊ?１００?１２．５??
图３．１－２管线跨越断层示意图??根据预测未来百年最大垂直位移０．２３ｍ，水平位移１．３０ｍ。该管线以适应活动断裂??蠕滑变形为主，且地面明钢管系统有纠偏复位的检修和监测条件，因此假定蠕滑位移??量占预测未来百年最大位移量的５０％。计算时，百年蠕滑水平位移量按０．６５０ｍ计算，??百年垂直位移量按０．１１５ｍ计算。??以上位移假定在５００ｍ断层影响带范围内线性分布，在计算中，将上述位移转换??到整体坐标系下。正断层垂直位移量取为０．１１５ｍ，相应的水平拉伸０．１１５Ｘｃｔａｎ８４．５２°??＝０．０１０ｍ；左旋断层位移量取为０．６５ｍ，沿断层走向方向施加，可以分解为横向错动??０．６５〇Ｘｓｉｎ６６．４８°?＝０．５９６ｍ，水平拉伸?０．６５〇ＸＣＯＳ６６．４８°?＝０．２５９ｍ。断层下盘相对于上??盘总的错动位移为：管轴向水平拉伸０．２６９ｍ，横向错动０．５９６ｍ，垂直错动０．１１５ｍ。??所有位移均作用于地基之上，计算时假设模型中断层影响区右端面没有水平位移，??右端底部没有垂直位移，右端前后面没有错动位移，位移添加方式见图３．１－３。??日—?日Ｈ??Ｓ?ｚ
【参考文献】：
期刊论文
[1]近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥地震响应分析[J]. 张凡,李帅,颜晓伟,王景全. 振动与冲击. 2017(21)
[2]活断层附近高水头压力管道设计方案研究[J]. 石江琳. 水利规划与设计. 2015(12)
[3]近断层地震动作用下多塔悬索桥的地震反应分析[J]. 丁幼亮,谢辉,耿方方,宋建永,李万恒,王玉倩. 工程力学. 2015(07)
[4]洗马河二级赛珠水电站引水隧洞跨越活断层设计[J]. 任兴普,李晓彬,李卫功. 中国水运(下半月). 2015(02)
[5]先明峡倒虹吸伸缩节超限位移复位与限位措施的探讨[J]. 王陆成. 农业科技与信息. 2015(03)
[6]考虑行波效应的大跨度倒虹吸明钢管地震反应分析[J]. 胡蕾,石长征,伍鹤皋. 水力发电学报. 2015(01)
[7]大规模 长距离 跨流域调水的利弊分析[J]. 王林. 中国水运(下半月). 2014(09)
[8]水电站地面明钢管地震响应有限元分析[J]. 刘园,石长征,伍鹤皋,程正龙. 水电能源科学. 2014(07)
[9]近断层地震动方向性效应对混凝土重力坝累积损伤特性的影响[J]. 张社荣,王宽,王高辉,谭尧升. 地震工程与工程振动. 2014(01)
[10]近断层地震动对大型地下洞室群地震响应的影响研究[J]. 崔臻,盛谦,冷先伦,刘晓敏,冯德定. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]跨流域调水补偿制度创新研究[D]. 张杰平.武汉大学 2012
[2]近断层地震动对结构抗震设计的影响研究[D]. 李明.中国地震局工程力学研究所 2010
[3]长距离输水系统的非恒定流特性研究[D]. 万五一.天津大学 2004
[4]基于壳模型的埋地管线抗震分析[D]. 刘爱文.中国地震局地球物理研究所 2002
硕士论文
[1]大位移作用下埋地管道性能分析及隔震设计[D]. 盖丽华.哈尔滨工业大学 2009
[2]地质灾害环境下埋地油气管线安全性研究[D]. 朱秀星.中国石油大学 2009
[3]地震断层粘滑错动对青藏铁路破坏效应的数值模拟[D]. 欧阳永龙.中国地质科学院 2005
本文编号：2980808
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
2-I明钢管布里示愈图
倒虹吸钢管最大静水头为１４０ｍ，水击压力为０．１４ＭＰａ。钢管、加劲环、支承环等??均采用Ｑ３４５Ｃ钢材，钢材容重７．８５ｘ：ｌ（ｒ５Ｎ／ｍｍ３，钢材弹性模量２．０６Ｘｌ〇５Ｎ／ｍｍ２，泊??松比０．３０，线膨胀系数１．２ＸｌＣＴ５／ｒ：。根据《水电站压力钢管设计规范》（ＳＬ２８１－２００３）??的规定［２１］，若钢材屈强比大于０．７，应以＆?＝０．７％计算允许应力，同时考虑焊缝系数??０．９５，明钢管的抗力限值（允许应力）见表３．１－３。镇墩、支墩以及支座底板采用Ｃ２５??混凝土材料，混凝土材料的具体参数见表３．１－４。????表３．１－３?明钢管钢材允许应力（ＭＰａ）（厚度１６？４０ｍｔｎ）????膜应力区??局部应力区??钢号?＾３?轴力?轴力和弯矩?轴力?轴力和弯矩??基本０．５５ｃｒｙ?｜?特殊０．７ｃｒｙ?基本０．６７ｃｒｓ?基本０．８５ｃｒｔ?特殊０．８ｃｔｖ?特殊Ｉ．Ｏｒ??Ｑ３４５Ｃ?１７２?２１９?２０９?２６６?２５０?３１３??表３．１－４混凝土基本材料参数??ＩＩ?ＩＴ?混凝土强度等级??项目?单位???????０５?Ｃ２０?Ｃ２５??轴心抗压?Ｎｆｆａ?７Ｊ?１００?１２．５??
图３．１－２管线跨越断层示意图??根据预测未来百年最大垂直位移０．２３ｍ，水平位移１．３０ｍ。该管线以适应活动断裂??蠕滑变形为主，且地面明钢管系统有纠偏复位的检修和监测条件，因此假定蠕滑位移??量占预测未来百年最大位移量的５０％。计算时，百年蠕滑水平位移量按０．６５０ｍ计算，??百年垂直位移量按０．１１５ｍ计算。??以上位移假定在５００ｍ断层影响带范围内线性分布，在计算中，将上述位移转换??到整体坐标系下。正断层垂直位移量取为０．１１５ｍ，相应的水平拉伸０．１１５Ｘｃｔａｎ８４．５２°??＝０．０１０ｍ；左旋断层位移量取为０．６５ｍ，沿断层走向方向施加，可以分解为横向错动??０．６５〇Ｘｓｉｎ６６．４８°?＝０．５９６ｍ，水平拉伸?０．６５〇ＸＣＯＳ６６．４８°?＝０．２５９ｍ。断层下盘相对于上??盘总的错动位移为：管轴向水平拉伸０．２６９ｍ，横向错动０．５９６ｍ，垂直错动０．１１５ｍ。??所有位移均作用于地基之上，计算时假设模型中断层影响区右端面没有水平位移，??右端底部没有垂直位移，右端前后面没有错动位移，位移添加方式见图３．１－３。??日—?日Ｈ??Ｓ?ｚ
【参考文献】：
期刊论文
[1]近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥地震响应分析[J]. 张凡,李帅,颜晓伟,王景全. 振动与冲击. 2017(21)
[2]活断层附近高水头压力管道设计方案研究[J]. 石江琳. 水利规划与设计. 2015(12)
[3]近断层地震动作用下多塔悬索桥的地震反应分析[J]. 丁幼亮,谢辉,耿方方,宋建永,李万恒,王玉倩. 工程力学. 2015(07)
[4]洗马河二级赛珠水电站引水隧洞跨越活断层设计[J]. 任兴普,李晓彬,李卫功. 中国水运(下半月). 2015(02)
[5]先明峡倒虹吸伸缩节超限位移复位与限位措施的探讨[J]. 王陆成. 农业科技与信息. 2015(03)
[6]考虑行波效应的大跨度倒虹吸明钢管地震反应分析[J]. 胡蕾,石长征,伍鹤皋. 水力发电学报. 2015(01)
[7]大规模 长距离 跨流域调水的利弊分析[J]. 王林. 中国水运(下半月). 2014(09)
[8]水电站地面明钢管地震响应有限元分析[J]. 刘园,石长征,伍鹤皋,程正龙. 水电能源科学. 2014(07)
[9]近断层地震动方向性效应对混凝土重力坝累积损伤特性的影响[J]. 张社荣,王宽,王高辉,谭尧升. 地震工程与工程振动. 2014(01)
[10]近断层地震动对大型地下洞室群地震响应的影响研究[J]. 崔臻,盛谦,冷先伦,刘晓敏,冯德定. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]跨流域调水补偿制度创新研究[D]. 张杰平.武汉大学 2012
[2]近断层地震动对结构抗震设计的影响研究[D]. 李明.中国地震局工程力学研究所 2010
[3]长距离输水系统的非恒定流特性研究[D]. 万五一.天津大学 2004
[4]基于壳模型的埋地管线抗震分析[D]. 刘爱文.中国地震局地球物理研究所 2002
硕士论文
[1]大位移作用下埋地管道性能分析及隔震设计[D]. 盖丽华.哈尔滨工业大学 2009
[2]地质灾害环境下埋地油气管线安全性研究[D]. 朱秀星.中国石油大学 2009
[3]地震断层粘滑错动对青藏铁路破坏效应的数值模拟[D]. 欧阳永龙.中国地质科学院 2005
本文编号：2980808
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