發(fā)布時間：2017-09-30 07:28

  本文關鍵詞：埋地天然氣管道液化環(huán)境下上浮反應研究

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【摘要】：埋地天然氣管道穿越地域廣闊,涉及地貌和地質類型復雜,不可避免地穿越地震液化區(qū)域。土壤液化是強震區(qū)管道主要危害之一,液化場地中浮力作用導致地下管線上浮變形,甚至露出地表發(fā)生破壞。建立液化區(qū)輸氣管道上浮反應有限元模型,對液化土中埋地管道響應進行分析,為采取有效措施保證管道安全運行提供指導。本文主要研究工作和成果如下：(1)通過文獻調研,分析了國內外液化環(huán)境下埋地管道上浮反應的研究現(xiàn)狀,歸納總結了前人在數(shù)值分析和試驗研究中取得的成果。(2)對場地土液化機理、影響因素以及判別方法進行研究,分析了液化區(qū)管道破壞機理,為液化區(qū)管道上浮反應分析提供理論基礎。(3)在有限元和非線性理論研究的基礎上,建立了非液化區(qū)土體與管道的非線性接觸模型、液化區(qū)土體與管道的土彈簧模型,根據(jù)埋地輸氣管道實際運行環(huán)境,確定管道和土體模型的邊界條件及有效計算區(qū),進行液化區(qū)管道上浮反應數(shù)值分析。確定液化區(qū)中央位置管道產生最大上浮位移,液化區(qū)與非液化區(qū)交界處、液化區(qū)中央位置為管道危險位置。(4)基于建立的液化區(qū)埋地輸氣管道上浮反應有限元模型,對液化場地特征參數(shù)、管道尺寸及材質、管道施工運行條件三類因素進行分析,研究液化區(qū)長度、上覆非液化土層厚度、管道直徑、壁厚、埋深、施工條件下溫度、管道運行壓力對管道上浮反應的影響。(5)依據(jù)液化土中輸氣管道上浮反應影響參數(shù)分析結果,采用多元非線性回歸理論,提出適用于液化區(qū)埋地輸氣管道上浮反應的最大位移簡化計算公式、最大軸向應變簡化計算公式。(6)對采取抗浮措施的液化區(qū)輸氣管道進行有限元模擬,分析設置混凝土支墩措施對減弱管道上浮反應的影響,給出合理的混凝土支墩尺寸和布置方案。(7)研究液化環(huán)境下埋地輸氣管道的有效抗震措施,提出液化區(qū)輸氣管道上浮反應監(jiān)測預警系統(tǒng)的設計方案,可實現(xiàn)場地液化判別、管道受力變形分析、預警提示等功能。
【關鍵詞】：埋地天然氣管道 場地土液化 上浮反應 數(shù)值分析 抗震措施
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-16
• 1.1 論文研究背景及意義7-8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 液化區(qū)管道上浮反應數(shù)值分析8-10
• 1.2.2 液化區(qū)管道模型試驗研究10-13
• 1.2.3 當前研究存在主要問題13
• 1.3 論文研究內容及技術路線13-15
• 1.3.1 研究內容13-14
• 1.3.2 技術路線14-15
• 1.4 論文研究成果15-16
• 第2章 場地土地震液化特征及管道破壞機理16-26
• 2.1 場地土液化機理16-17
• 2.2 場地土液化影響因素17-18
• 2.3 場地土液化判別方法18-19
• 2.4 液化區(qū)管道破壞機理19-24
• 2.4.1 管道破壞原因19-21
• 2.4.2 管道破壞模式21-22
• 2.4.3 管道上浮分析22-24
• 2.5 管道失效判據(jù)24-26
• 2.5.1 基于應力的失效判據(jù)24
• 2.5.2 基于應變的失效判據(jù)24-26
• 第3章 液化場地管道上浮反應數(shù)值分析26-49
• 3.1 液化區(qū)管道上浮反應基礎理論分析26-32
• 3.1.1 有限元分析理論26
• 3.1.2 非線性分析理論26-32
• 3.2 管道模型的建立32-34
• 3.2.1 管道模型單元選擇32
• 3.2.2 管道材料本構關系32-34
• 3.3 管土相互作用模型34-42
• 3.3.1 土彈簧模型34-38
• 3.3.2 PSI單元法38-39
• 3.3.3 管土非線性接觸模型39-42
• 3.4 土體本構模型42-43
• 3.5 模型載荷及邊界條件43-44
• 3.5.1 模型載荷43
• 3.5.2 邊界條件43-44
• 3.6 實例計算與分析44-49
• 第4章 管道上浮反應影響因素及簡化方法研究49-79
• 4.1 液化場地特征參數(shù)49-56
• 4.1.1 液化區(qū)長度49-51
• 4.1.2 不連續(xù)液化區(qū)51-54
• 4.1.3 上覆非液化土層厚度54-56
• 4.2 管道尺寸及材質56-65
• 4.2.1 管道直徑56-59
• 4.2.2 管道壁厚59-63
• 4.2.3 管道材質63-65
• 4.3 管道施工及運行條件65-73
• 4.3.1 管道埋設深度65-66
• 4.3.2 施工條件下溫度66-70
• 4.3.3 管道運行壓力70-73
• 4.4 管道上浮反應簡化方法73-79
• 4.4.1 公開文獻簡化方法73-74
• 4.4.2 本文簡化計算公式74-79
• 第5章 液化區(qū)埋地輸氣管道抗震措施79-96
• 5.1 液化區(qū)埋地管道震害調查79-80
• 5.2 液化區(qū)管道震害因素分析80-81
• 5.3 液化區(qū)輸氣管道抗震措施81-84
• 5.3.1 增強土體抗液化強度措施81-82
• 5.3.2 液化區(qū)防止管道上浮措施82-83
• 5.3.3 管道抗震改造措施83-84
• 5.4 具有抗浮措施管道上浮反應分析84-89
• 5.4.1 有限元模型及分析85-86
• 5.4.2 支墩間距對上浮反應影響86-88
• 5.4.3 支墩尺寸對上浮反應影響88-89
• 5.5 液化區(qū)管道上浮監(jiān)測預警方案研究89-96
• 5.5.1 國內外監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用90-92
• 5.5.2 管道上浮監(jiān)測預警系統(tǒng)設計92-96
• 第6章 結論與建議96-98
• 6.1 結論96-97
• 6.2 建議97-98
• 致謝98-99
• 參考文獻99-103

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本文編號：946892