城镇埋地排水管道地震响应分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoshuang1989
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随着社会经济的发展,市政管网的规模不断扩大,逐渐成为城市基础设施建设的重要组成部分。而排水管道作为市政管网系统重要的一环,不仅要确保日常生活、工业废水的正常排放,还兼具城市防洪排涝、污水防治的重要使命。管道长期受到管内废水物理、化学以及生物侵蚀,极易产生不同程度的损伤现象。带伤管道虽然在正常状态下能满足基本的排水要求,但是在地震作用下极易发生破裂泄露而造成严重后果。加之我国断裂带广布、地震活动频繁、地震灾害严重。因此,研究带伤排水管道的地震响应特性减轻地震灾害对城市安全、有序运作的意义不言而喻。本文通过分析国内外排水管道腐蚀及管道抗震的研究现状,总结排水管道腐蚀机理、材料本构模型等基本理论,将混凝土排水管道腐蚀机理与管道抗震相结合,应用有限元软件ABAQUS,在考虑初始地应力平衡及管-土间相互作用的前提下,利用粘弹性人工边界对城镇埋地排水管道的地震动力响应进行数值模拟,研究了埋地排水管道的地震动力响应特性以及管内水位、周围土体、腐蚀缺陷等因素对管道地震动力响应特性的影响。通过分析得出如下主要结论:(1)管道应力总体呈现出上部小、下部大的分布特点,而且最大应力一般发生在管脚附近;同时,管脚附近也是损伤开裂出现最早而且最严重的区域。管道应力与损伤程度随着管道内部水位的上升而增大、加重。(2)除管道顶部腐蚀区域的应力随腐蚀宽度的增加而减小、随腐蚀深度的增加而增大外,其余部位应力均随腐蚀程度的加重而增大;无论是管道中部还是底部混凝土性能发生退化,除管道顶部应力随混凝土强度的降低而增大外,其余部位应力随混凝土强度的降低呈现出先增大后减小的变化趋势;无论是管道顶部腐蚀还是混凝土性能退化,管道损伤开裂程度均随管道缺陷程度的加重而加重。(3)随着剪切波速和管道周围土体泊松比的增大,管道应力逐渐减小,损伤开裂程度逐渐减轻。与无损伤管道相比,含缺陷管道地震响应受两者的影响均更小。
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