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第一篇 地震波作用下长输管道反应分析3

第1章 空间多点地震动合成方法3

1.1引言3

1.1.1地震动空间变化特性的认识与发展3

1.1.2空间相关多点地震动合成三要素4

1.1.3空间相关多点地震动合成方法9

1.2空间相关多点地震动传统合成方法10

1.2.1地震波传播特点及检验方法10

1.2.2传统的空间相关多点地震动合成方法11

1.3空间相关多点地震动改进合成方法15

1.3.1基于实际地震记录的空间多点地震动合成方法15

1.3.2基于地震反应谱的空间多点地震动合成方法20

1.4空间相关多点地震动合成实例22

1.4.1基于传统HOP法的地震动合成实例22

1.4.2基于实际地震记录的地震动合成实例25

1.4.3基于地震反应谱的地震动合成实例28

第2章 地震波作用下长输管道反应的数值分析30

2.1引言30

2.1.1确定性动力分析法30

2.1.2反应谱法30

2.1.3随机振动分析法31

2.2埋地管道动力反应分析控制方程31

2.2.1管道动力时程分析控制方程31

2.2.2拟静力方法分析控制方程32

2.3管道和土体相互作用模型33

2.3.1非液化土土弹簧模型33

2.3.2土弹簧的等效刚度35

2.3.3液化土土弹簧模型37

2.4地震波作用下长输管道反应分析实例39

2.4.1管道钢本构关系39

2.4.2有限元模型的建立40

2.4.3空间相关多点地震波的合成41

2.4.4无运行荷载下的地震反应44

2.4.5运行荷载下的地震反应49

2.4.6运行荷载与无运行荷载结果对比54

第3章 地震波作用下长输管道反应的理论分析55

3.1引言55

3.1.1不考虑土壤与管道相对变形的埋地管线地震反应计算55

3.1.2考虑土壤与管道相对变形的埋地管线地震反应公式57

3.2地震行波作用下长输管道轴向变形反应63

3.2.1理论推导64

3.2.2建议公式的讨论67

3.2.3工程实例分析70

3.3地震行波作用下长输管道弯曲变形反应71

3.3.1公式的推导71

3.3.2公式的讨论74

3.3.3工程实例分析75

3.4地震行波作用下长输管道轴向和弯曲共同变形反应76

3.4.1埋地管道总应变计算公式推导76

3.4.2总应变计算公式的讨论79

3.4.3土体弹簧系数的确定80

3.4.4工程实例分析81

第4章 地震波作用下海底悬跨管道水动力计算模型82

4.1引言82

4.2地震作用下海底悬跨管道水动力模型实验82

4.2.1动力模型实验相似理论82

4.2.2动力模型实验设计85

4.2.3地震作用下管道周围流场特性90

4.2.4地震作用下管道受到的水动力特性95

4.3地震作用下水动力计算模型99

4.3.1传统的Morison方程99

4.3.2地震作用下水动力计算方程101

4.3.3地震作用下水动力系数的确定106

第5章 地震波作用下海底悬跨管道分析方法111

5.1引言111

5.2海底悬跨管道-水体耦合计算模型112

5.2.1悬跨管道-水体流固耦合系统的基本理论及动力学模型112

5.2.2悬跨管道-水体流固耦合控制方程和边界条件117

5.2.3悬跨管道-水体流固耦合三维数值模拟119

5.3含悬空段的海底长输管道计算模型123

5.3.1地震激励下管道所受的水动力123

5.3.2基于水动力模型的海底管道多点输入耦合运动方程124

5.3.3海底悬空管道地震反应影响因素125

5.4地震作用下海底管道临界悬跨长度129

5.4.1有限元模型建立129

5.4.2失效准则确定131

5.4.3人工合成地震波作用下悬跨长度的确定132

第二篇 永久地面变形作用下长输管道反应分析137

第6章 永久地面变形危害137

6.1断层137

6.2滑坡139

6.3侧向滑移142

6.3.1侧向滑移的概念142

6.3.2永久地面变形量143

第7章 断层作用下埋地管道反应的数值方法分析145

7.1引言145

7.2有限元模型的建立147

7.2.1管壳单元简介147

7.2.2非线性管壳单元有限元模型的建立150

7.2.3有限元模型的验证152

7.3断层作用下管道反应影响因素156

7.3.1断层错动量的影响157

7.3.2几何非线性特征的影响159

7.3.3管材本构模型的影响161

7.3.4管材类别的影响162

7.3.5场地土均一程度的影响163

7.3.6管道外径的影响164

7.3.7管道壁厚的影响166

7.3.8管道埋深的影响167

7.4断层作用下运行状态埋地管道反应分析168

7.4.1管壳单元对内压和温差的考虑168

7.4.2数值模型的建立171

7.4.3内压的影响172

7.4.4温度的影响173

7.4.5内压荷载与温度荷载共同作用分析175

7.5断层作用下埋地管道等效边界分析模型176

7.5.1等效分析模型的建立176

7.5.2等效分析模型的验证183

第8章 断层作用下埋地管道反应的解析方法分析189

8.1引言189

8.2改进解析方法的推导191

8.2.1弹性梁分析192

8.2.2变量说明194

8.2.3基于应力的解析方法195

8.2.4基于应变的解析方法208

8.3改进解析方法的验证与分析217

8.3.1基于应力解析方法的比较217

8.3.2基于应变解析方法的比较220

第9章 滑坡作用下埋地管道地震反应分析224

9.1引言224

9.2轴向滑坡作用下埋地管道反应分析225

9.2.1轴向滑坡下埋地管线受力分析225

9.2.2轴向滑坡作用的埋地管线有限元建模232

9.2.3轴向滑坡作用下埋地管道计算分析233

9.3横向滑坡作用下埋地管道反应分析236

9.3.1横向滑坡下埋地管线受力分析236

9.3.2横向滑坡作用下埋地管道计算分析243

9.4深层圆弧滑坡作用下埋地管道反应分析246

9.4.1深层圆弧滑坡下埋地管线受力分析247

9.4.2深层滑坡作用下埋地管道计算分析250

第三篇 长输管道地震安全评价255

第10章 埋地管道失效模式和失效准则255

10.1埋地管道抗震规范简介255

10.1.1陆地埋地管道抗震规范简介255

10.1.2海底管道抗震设计规范简介256

10.1.3海底管道与陆地埋地管道抗震设计的异同259

10.2埋地管道失效模式259

10.2.1拉伸失效260

10.2.2局部屈曲260

10.2.3梁屈曲261

10.2.4滑动式焊接缝264

10.3埋地管道失效准则266

10.3.1判断准则266

10.3.2中国《油气输送管道线路工程抗震设计规范》267

10.3.3美国ASCE—1984规范268

10.3.4美国PRCI—2004规范269

10.3.5日本Earthquake Resistant Design Codes in Japan规范271

10.3.6失效准则对比272

第11章 埋地管道地震反应分析经典方法275

11.1地震波作用下埋地管道分析经典方法275

11.1.1共同变位法275

11.1.2位移传递系数法277

11.2断层作用下埋地管道分析经典方法279

11.2.1Newmark-Hall法279

11.2.2Kennedy法281

11.2.3SY/T0454—2004284

11.2.4GB50470—2008285

11.3断层作用下埋地管道反应控制策略285

11.3.1方法说明285

11.3.2通用措施286

11.3.3专项措施287

11.3.4工程实践经验方法288

第12章 长输管道地震反应分析和评价软件289

12.1简介289

12.2软件基本框架和功能290

12.2.1软件基本框架290

12.2.2软件基本功能291

12.3安装手册291

12.3.1运行环境291

12.3.2安装软件简介291

12.3.3NET Framework.4.0安装292

12.3.4MCRInstaller安装293

12.4使用方法简介298

12.4.1启动298

12.4.2管道参数输入298

12.4.3失效准则的选取299

12.4.4断层分析方法选择300

12.4.5地震波动分析方法选择302

12.4.6土弹簧参数计算302

12.4.7应力集中因子304

12.4.8断层分布的APDL命令流生成305

12.4.9数据保存及生成报告305

参考文献308