大跨度懸索管道結(jié)構(gòu)安全性分析.pdf

1、懸索管道跨越結(jié)構(gòu)是管道輸送中常用的一種形式，其結(jié)構(gòu)主要是由主索、抗風(fēng)索、塔基和錨固系統(tǒng)及桁架橋等部分組成，主索和抗風(fēng)索的形狀和尺寸隨載荷的大小、位置和分布規(guī)律等的不同而改變，屬于典型的大位移小變形結(jié)構(gòu)。正是懸索管道跨越結(jié)構(gòu)的這種柔性特性決定了其結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)的獨(dú)特性。本文根據(jù)懸索管道跨越結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的特性，以忠—武輸氣管線木龍河懸索管道跨越為工程背景，從結(jié)構(gòu)的重力靜態(tài)穩(wěn)定性、靜風(fēng)載荷作用穩(wěn)定性、水壓實(shí)驗(yàn)過程穩(wěn)定性、地震作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)等

2、幾個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　首先本文基于有限元有限位移理論利用商業(yè)有限元軟件根據(jù)工程實(shí)例離散建立了懸索管橋分析的有限元模型，并考慮了懸索管橋恒載產(chǎn)生的初始內(nèi)力、拉索垂度等幾何非線性因素。通過調(diào)節(jié)索系的初始應(yīng)變賦予整個(gè)結(jié)構(gòu)的初始剛度，得出重力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)初態(tài)，并以此作為結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)。
　　風(fēng)載荷作用分析是懸索結(jié)構(gòu)安全性能分析的重要組成部分，在強(qiáng)靜風(fēng)荷載作用下，大跨徑跨越結(jié)構(gòu)的幾何非線性、靜風(fēng)荷載非線性的影響均不容忽

3、視。因此，對(duì)大跨徑懸索跨越管道結(jié)構(gòu)的靜風(fēng)穩(wěn)定性問題的研究是其抗風(fēng)性能研究的一個(gè)重要方向。因此本文采用靜風(fēng)載荷離散于結(jié)構(gòu)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)的方法給結(jié)構(gòu)施加作用載荷，并以此研究整個(gè)結(jié)構(gòu)的載荷安全性行為。
　　水壓實(shí)驗(yàn)是管道完工投入使用前的一種靜壓力實(shí)驗(yàn)。水壓實(shí)驗(yàn)中，在不考慮風(fēng)載荷作用的情況下，整個(gè)結(jié)構(gòu)所受的載荷遠(yuǎn)大于其使用狀態(tài)下的載荷，因此通過試壓水重力的加載模擬對(duì)結(jié)構(gòu)此狀態(tài)下的安全分析是必要的。
　　我國屬于多發(fā)地震國家，跨越管道作為

4、長輸管道工程的重要組成部分，不可避免的建在地震多發(fā)區(qū)。由于跨越管道具有柔度大、阻尼性低、頻譜不均勻，垂直和水平彎曲振動(dòng)及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率低等特點(diǎn)，其動(dòng)力特性分析、地震響應(yīng)分析、抗震設(shè)計(jì)方法的研究己成為管道跨越工程設(shè)計(jì)中的重要課題。本文在對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析后的基礎(chǔ)上，利用讀取的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性數(shù)據(jù)，首先采用了基于反應(yīng)譜理論的譜分析方法，此方法考慮了地震時(shí)地面的運(yùn)動(dòng)特性與結(jié)構(gòu)物自身的動(dòng)力特性，是當(dāng)前工程設(shè)計(jì)應(yīng)用最為廣泛的抗震設(shè)計(jì)方法；其