文档介绍：国内图书分类号: 学校代码:10213 国际图书分类号:624 密级:公开工学硕士学位论文直埋敷设供热弯管的地震反应分析硕士研究生:赵一鸣导师:汤爱平教授申请学位:工学硕士学科:岩土工程所在单位:土木工程学院答辩日期:2013年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: : 624 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON DYNAMIC RESPONSE OF BURIED HEATING ELBOWS UNDER SEISMIC WAVES Candidate: ZhaoYiming Supervisor: Prof. Tang Aiping Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Geotechnical Engineering Affiliation: School of Civil Engineering Date of Defence: July, 2013 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I- 摘要随着我国的综合国力不断提升,城镇居民生活水平大幅提高,作为惠及民生的城镇供热工程事业,得到前所未有的发展。我国幅员辽阔,大地震频发,近5 年来,供热管道抗震性能问题逐渐引起了设计研究人员的重视。埋地管道的抗震性能研究已经发展了近四十余年,但针对供热管道的研究却不多见。城市供热管网往往设置了大量转向弯头,对于有补偿的供热管网,需设置额外的弯管补偿装置,根据埋地供水和输油管线的历史震害特点,弯头是管道系统地震易损性最大的部位,因此供热管道系统的地震危险性较一般管道系统会更高。为了降低城镇供热管网地震作用下下的危险性,开展供热管道系统的地震反应机理的研究是非常必要的。本文利用数值分析手段,采用了壳体-等效弹簧模型,对直埋式供热弯管在地震波动作用下的响应规律进行了研究,主要研究内容包括以下几个方面: (1)归纳了以往埋地管道抗震性能研究的理论方法和成果,对埋地管道在历次震害中的破坏规律及特征进行了阐述,指出直埋式供热管道自身特有的受力特征及设计构造形式,同时对本文研究方法和理论基础进行了详细的介绍。(2)阐述了利用有限元分析软件建立模型的方法,详细介绍了所用单元特性,模型特征、管材及弹簧参数取用、荷载施加,采用了基于位移的地震动输入方法,最后将计算所得的稳态热分析结果与解析结果相对比,得到了较好的结果, 验证了模型的可靠性。(3)对DN200供热弯管进行了精细化分析,研究了其初始应力和地震作用下的响应特征,结果表明初始应力在弯头部位产生了应力集中;在地震作用下的峰值应力也出现在弯头处,直管弯臂在地震作用下会发生热胀变形释放的现象, 该现象削弱了弯臂的地震反应,但对弯头产生了不利影响。(4)通过模拟相关工况,分析了供热弯管的地震响应与管道直径、弯曲曲率半径、升温区间、地震动水平入射方向、轴向等效弹簧刚度系数及输入地震动峰值加速度变化之间的关系,结果表明,随着管径或弯曲半径的增大,弯管的地震响应均呈下降趋势,但随弯曲半径的增加下降更加明显,说明增大弯曲半径能够有效降低弯管的地震响应。弯管会随着轴向等效弹簧刚度Ks的增大响应更加强烈。当升温区间变大时,供热弯管位置的初始应力、地震引起的应力增量、地震应力幅值均随温度区间的扩大而升高,同时随着温度变化幅度增加,弯臂在地震作用下的热胀变形释放现象对弯头响应的不利影响也随之加强。整个管线都随着地震动响应会随地震峰值加速度的增大而更为强烈。地震动水平入射方向与未设哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II- 置固定装置的直管弯臂相垂直时,供热弯头响应最大。关键词直埋式供热管道;供热弯管;地震响应;数值模拟哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-III- Abstract With the rapid development of China's economy,the people's living conditionshad improved significantlyin recent three decades. As a critical municipal infrastructure,the heatingtransportationpipeline system (HTPS)playsanimp