考慮空間與時(shí)間效應(yīng)PCCP地震效應(yīng)分析.pdf

1、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(gè)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(shí)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(xiàng)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(jì)算模型，經(jīng)時(shí)程分析得到了PCC

2、P在地震作用下的動(dòng)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(qiáng)度）的影響。最后分析對(duì)比了各種因素對(duì)于PCCP在地震作用下動(dòng)力響應(yīng)的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴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(duì)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)的影響結(jié)果與實(shí)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

3、實(shí)際的人工邊界。⑵不同場地對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)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(dòng)應(yīng)力越大。均勻場地下PCCP的動(dòng)力分析結(jié)果表明：管道的剛度不變時(shí)，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。⑶地震波的特性（入射角、位移峰值和加速峰值）對(duì)PCCP的影響是：管道的動(dòng)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(shí)

4、，動(dòng)應(yīng)力最大。管道的動(dòng)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(shí)，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(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力幾乎不產(chǎn)生影響。⑷埋設(shè)深度和管道厚度對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響是：隨著埋深的變化，結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)力幾乎不變，即結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)力與管道埋深關(guān)系不大；但是，當(dāng)管壁厚度變化時(shí)，管道的最大軸向應(yīng)力會(huì)隨著管道壁厚的增加而減小，而最大彎