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—2004 284
11.2.4GB50470—2008 285
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