本文關(guān)鍵詞：考慮空間與時間效應(yīng)PCCP地震效應(yīng)分析

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【摘要】：預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)因其自身材料的優(yōu)越性,正被廣泛應(yīng)用在各個工程領(lǐng)域,例如與人們生活息息相關(guān)的城市生命線工程以及大型水利事業(yè)南水北調(diào)工程等。但是眾多的研究依然停留在其靜力分析上,隨著地震等自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生,考慮地震作用、采用數(shù)值模擬的方式分析空間與時間效應(yīng)的PCCP的地震響應(yīng)顯得尤為重要。本文基于河南省科技廳項目《PCCP關(guān)鍵技術(shù)研究》,采用有限元法基本思想,建立了南水北調(diào)中線南陽段PCCP的計算模型,經(jīng)時程分析得到了PCCP在地震作用下的動力響應(yīng)。分析中考慮了不均勻場地和均勻場地、不同的地震波特性(入射角變化、位移峰值變化和加速度峰值變化)、管道特性(不同的埋設(shè)深度、不同的管壁厚度和不同的混凝土強度)的影響。最后分析對比了各種因素對于PCCP在地震作用下動力響應(yīng)的影響�，F(xiàn)將本文的主要研究結(jié)論總結(jié)如下。(1)三種不同人工邊界條件(簡單邊界、粘性邊界、等效粘彈性邊界)對結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)的影響結(jié)果與實際震害情況比較表明:等效粘彈性邊界即等效的一致粘彈性邊界是最能反映實際的人工邊界。(2)不同場地對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響是,不均勻場地中埋設(shè)的地下管段的地震響應(yīng)大于均勻場地中的,并且場地越不均勻,管道的地震響應(yīng)管線的動應(yīng)力越大。均勻場地下PCCP的動力分析結(jié)果表明:管道的剛度不變時,隨著土層條件由硬到軟的變化(從粉砂到粉土再到粘土),管道的應(yīng)力和位移值均逐步增大。(3)地震波的特性(入射角、位移峰值和加速峰值)對PCCP的影響是:管道的動應(yīng)力隨著地震波入射角的增大而減小,入射角即地震波傳播方向和管軸向的夾角為零時,動應(yīng)力最大。管道的動應(yīng)力主要取決于地震波的位移大小,地震波的位移峰值改變時,管的最大軸向應(yīng)力和最大彎曲應(yīng)力的數(shù)值隨著位移數(shù)值的增大而增大,呈現(xiàn)線性變化規(guī)律,并且軸向應(yīng)力變化幅度比彎曲應(yīng)力較大。地震波加速度峰值的變化對結(jié)構(gòu)動應(yīng)力幾乎不產(chǎn)生影響。(4)埋設(shè)深度和管道厚度對于結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響是:隨著埋深的變化,結(jié)構(gòu)的動應(yīng)力幾乎不變,即結(jié)構(gòu)的動應(yīng)力與管道埋深關(guān)系不大;但是,當(dāng)管壁厚度變化時,管道的最大軸向應(yīng)力會隨著管道壁厚的增加而減小,而最大彎曲應(yīng)力略有增加但變化很小。在改變管道自身剛度(管壁厚度和混凝土強度)的情況下,地震的響應(yīng)位移基本不變。所以在今后的工程建設(shè)中,通過提高管道自身剛度(提高管芯混凝土的強度)是不能改善系統(tǒng)的抗震性能的。可以適當(dāng)?shù)膶⒐艿赖谋诤褡饕欢ㄕ{(diào)整(適當(dāng)減小厚度)以達(dá)到抗震性能的改善。文中所得結(jié)果與震害調(diào)查結(jié)論相符,相關(guān)研究結(jié)果和結(jié)論可供以后的地下建筑物抗震設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP) 地震響應(yīng) 動力時程分析 有限元 人工邊界
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV672.2;TV312
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 地震作用下預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外對地下結(jié)構(gòu)抗震研究的現(xiàn)狀11-13
• 1.3 地下結(jié)構(gòu)抗震研究的方法13-14
• 1.4 生命線工程PCCP的破環(huán)形式及影響因素14-15
• 1.4.1 PCCP的破壞形式15
• 1.4.2 PCCP破壞的影響因素15
• 1.5 本文的研究背景以及主要工作15-18
• 1.5.1 本文的研究背景15-16
• 1.5.2 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 2 基于ANSYS的地下結(jié)構(gòu)抗震分析理論18-28
• 2.1 地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的解析方法18-20
• 2.1.1 靜力法18-19
• 2.1.2 反應(yīng)位移法19-20
• 2.2 地下結(jié)構(gòu)抗震研究的數(shù)值方法20-22
• 2.2.1 時程分析法具體介紹20-22
• 2.2.2 ANSYS中采用時程分析法實現(xiàn)地震作用下的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)具體方法22
• 2.3 有限元法計算PCCP的地震響應(yīng)22-28
• 3 南水北調(diào)中線段地下埋管PCCP模型建立28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.1.1 有限元理論簡介28
• 3.1.2 ANSYS軟件簡介28-29
• 3.2 地下埋管預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）模型建立29-38
• 3.2.1 PCCP的實體建模29-30
• 3.2.2 PCCP單元的選取30-32
• 3.2.3 PCCP的模型建立中具體數(shù)據(jù)32-34
• 3.2.4 地下埋管PCCP的邊界處理34-38
• 4 地下埋管PCCP在地震作用下的邊界選擇38-48
• 4.1 對比不同邊界條件下PCCP的地震響應(yīng)38-40
• 4.2 對比不同邊界條件下PCCP的地震響應(yīng)結(jié)果40-45
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果42-43
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)在地震作用下的時程分析結(jié)果43-45
• 4.3 本章小結(jié)45-48
• 5 地下埋管PCCP的地震響應(yīng)影響因素分析48-68
• 5.1 不同場地對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響48-54
• 5.1.1 不均勻場地與均勻場地對比48-50
• 5.1.2 均勻場地下PCCP地震響應(yīng)50-54
• 5.2 地震波特性對PCCP地震響應(yīng)的影響分析54-57
• 5.2.1 不同的地震波入射角下PCCP地震響應(yīng)分析54-56
• 5.2.2 不同的地震位移峰值下PCCP的地震響應(yīng)56
• 5.2.3 不同的地震加速度峰值下PCCP的地震響應(yīng)56-57
• 5.3 不同埋深對PCCP地震響應(yīng)的影響分析57-60
• 5.3.1 PCCP在地震作用下的管道動應(yīng)力和埋深關(guān)系57-58
• 5.3.2 不同埋深下PCCP在地震作用下的時程分析58-60
• 5.4 不同的PCCP管壁厚度對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響分析60-63
• 5.4.1 PCCP在地震作用下的管道動應(yīng)力和管壁厚度關(guān)系60-61
• 5.4.2 不同管道厚度下PCCP在地震作用下的時程分析61-63
• 5.5 不同混凝土強度等級對PCCP地震響應(yīng)的影響分析63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-68
• 6 結(jié)論與展望68-72
• 6.1 本文的主要結(jié)論68-69
• 6.2 本文研究工作不足之處69-72
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79

【相似文獻(xiàn)】

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