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地震作用下埋地管道动力响应研究进展及展望
唐锦;杨志全;陈茂李壮;张蕴韬
【期刊名称】《工业安全与环保》
【年(卷),期】2024(50)3
【摘要】在搜集整理国内外文献的基础上,从埋地管道损伤的动力响应规律、管土相互作用、管道失效模式3方面总结分析了当前研究现状及进展,指出其难点和不足,提出未来的研究可以从以下方面开展:开展多因素正交作用下埋地管道动力响应影响规律研究;完善解析计算方法;开展全尺试验;建立更贴近实际情况的精细化数值模型;开展失效模式联合损伤机制研究。
【总页数】6页(P12-17)
【作者】唐锦;杨志全;陈茂李壮;张蕴韬
【作者单位】昆明理工大学公共安全与应急管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.下穿隧道爆破地震作用下埋地输气管道的动力响应规律研究
2.爆炸地震波作用下埋地油气管道动力响应研究
3.爆炸地震波作用下埋地管道流固耦合动力响应研究
4.地震波作用下的埋地燃气管道动力响应研究
5.爆破地震荷载作用下埋地燃气管道动力响应尺寸效应研究
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爆炸地震波作用下埋地管线动力反应分析方法张聪;张帆;侯杰;徐国富【摘要】在研究爆炸地震波破坏作用的基础上,理论分析总结了关于埋地管线在爆炸地震波作用下动力反应分析的三种方法,即波动分析方法、管—土相互作用方法和震动—变形模型分析法,并结合算例,用不同的方法对管线受力进行了计算和分析比较,据此优选震动—变形分析法作为爆炸地震波作用下埋地管线动力响应的分析方法.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)029【总页数】2页(P42-43)【关键词】埋地管线;爆炸地震波;波动分析方法;震动—变形分析法【作者】张聪;张帆;侯杰;徐国富【作者单位】中国人民解放军66469部队,北京100042;中国人民解放军66139部队,北京100042;中国人民解放军66139部队,北京100042;中国人民解放军66139部队,北京100042【正文语种】中文【中图分类】TU990.3爆炸地震波的强烈破坏作用，一直为各国所关注。
国胜兵等[1]通过数值模拟证明了爆炸地震波荷载高频部分丰富，峰值较大但衰减较快的特点；都的箭[2]通过比较单点爆炸、微差爆炸以及多点爆炸等爆炸地震波和天然地震波的时程图，证明采用埋地管线地震反应分析方法计算管线在爆炸地震波作用下的动力响应是可行的。
此外，大量的研究还发现，爆炸地震动对建(构)筑物、地形和地质条件等产生的地震效应与天然地震具有类似的特征[3]。
研究表明[4]，地震波作用下，管线的最大轴向应力远远大于弯曲应力，因此，本文只研究管线轴向应力受力情况。
目前，研究爆炸地震波作用下埋地管线的反应分析方法主要有波动分析方法、管—土相互作用有限元分析方法、震动—变形分析模型方法。
本文主要对这三种方法进行理论分析和比较，并通过算例得出爆炸地震波作用下埋地管线动力响应的最佳分析方法。
地震波在土介质中传播时，迫使土粒子产生运动。
假定土粒子运动位移用f表示，对一维波可以表示为：其中，x为波传播方向坐标；c为波传播速度。
爆破地震荷载作用下埋地燃气管道动力响应尺寸效应研究摘要：随着近年来城市地下空间的不断开发利用，大量邻近现役埋地燃气管道的新兴地下工程建设不断涌现。
爆破作为城区工程岩体开挖的重要方式，当爆破作业周边环境复杂且邻近燃气管道爆破施工时，爆破引起的地震荷载若超过某个限值，就会对邻近燃气管道产生损伤和破坏。
为保证爆破过程中邻近燃气管道安全稳定，合理正确评估爆破振动作用对邻近埋地燃气管道的影响，控制爆破振动有害效应是实现城市基础建设爆破施工中的关键技术问题。
基于此，对爆破地震荷载作用下埋地燃气管道动力响应尺寸效应进行研究，以供参考。
关键词：爆破振动;燃气管道;尺寸效应引言埋地燃气管道一旦遭到破坏造成燃气泄漏，后果十分严重，不仅影响居民日常生活，严重时候还会产生燃气爆炸。
桥梁桩基施工振动对场地邻近埋地燃气管道造成相应破坏，对施工安全和施工进度都有不利影响。
同时随着爆破工程的普及，爆破荷载对邻近埋地管道的破坏作用也日益凸显。
1爆破振动对埋地管道的影响（1）埋地管道爆破响应理论，埋地管道在爆破荷载下的动力响应研究主要集中在两个方面：一是参考地震作用对埋地管道的影响来研究爆破作用下埋地管道的动力响应；二是基于波动理论来探究爆破应力波传播过程中的衰减以及管—土耦合作用下的埋地管道爆破响应。
根据地震作用下埋地管道的力学响应研究，主要根据地震波的特性拟合出相似的爆破地震波。
根据天然地震波的频谱特征、衰减规律以及传播规律等先分析天然地震波的特征，然后选取动参数振动峰值加速度，利用期望反应谱作为目标谱进行人为类比拟合出爆破地震波的特征。
为了能够利用该人工类比拟合得到的爆破地震波来探究埋地管道的动力响应，还需建立地基—土弹簧模型，主要基于有限元理论进行建模并分析。
因此，得到的爆破地震波对埋地管道产生的破坏机理能够被揭示，进一步的可以推导出爆破地震波对埋地管道的应力、应变、位移等影响公式。
（2）埋地管道应变理论，根据爆破地震波的传播特性，结合其振动速度的衰减规律，并考虑埋地管道和周围岩土介质的相互影响和传递机理，来分析埋地管道的应变情况。
近地面爆炸荷载作用下地下结构的动态响应研究王宁;宋红玉【摘要】爆炸荷载对地下结构的影响是工程界关注的重要问题.基于AUTODYN软件,采用SPH与FEM耦合的模拟方法,模拟和研究了近地面爆炸冲击荷载作用下,地下结构的动态响应过程.研究结果表明,爆炸荷载属于短时间冲击荷载,结构损伤破坏与加速度变化剧烈程度相关,在实际工程中应予以注意.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)035【总页数】5页(P223-227)【关键词】爆炸;地下结构;数值模拟;动态响应【作者】王宁;宋红玉【作者单位】天津市市政工程设计研究院,天津300051;天津市市政工程设计研究院,天津300051【正文语种】中文【中图分类】TU375城市地下结构的安全性是工程界关注的重要问题。
一些重要结构的破坏，将会对人民的生命财产构成严重危害。
在受地面或近地面爆炸荷载作用下，爆炸荷载通常会在非常短的时间内以高速、高压的冲击波的形式作用于地下结构物，其所带的能量足以使得周边结构因受到巨大的压力而导致结构损坏。
而另一方面，爆炸作用下的地下结构响应试验，在人力和物力方面都是较大的投入，且存在较大不确定性[1]。
相对来说，数值模拟作为一种有效、快捷的模拟方法，逐渐成为了研究的重要手段。
为了更好地模拟动态响应过程，采用SPH模拟炸药本身及周边较近土体，采用拉格朗日有限单元法模拟较远土体及地下机构。
两种方法之间采用耦合算法进行作用传递。
该方法将炸药与地下结构建立在一个模型中，解决了传统方法的不足，达到了较精确的模拟[2]。
爆炸引起的变形属于大变形问题，传统方法在模拟过程中，存在一定缺陷。
正是基于此，光滑粒子流体动力学(SPH)由于其本身可以模拟大变形的特点，使其得到了较广泛的应用[3]。
SPH方法可以广泛地模拟连续体结构的解体、破裂、固体的层裂、脆性断裂等大变形问题，且无需网格。
其以差值理论为基础，其核心是借助核函数对场变量在一点上的值给出积分形式的估计，从而把偏微分方程形式的控制方程转化为积分方程。
*收稿日期：2020-06-19修回日期：2020-07-03作者简介：刘辉喜（1978-），男（汉族），广东韶关人，高级工程师，现从事交通基础设施建设管理工作。
爆破荷载作用下管道动力响应及振速控制标准分析刘辉喜*（深圳市交通公用设施建设中心，广东深圳518000）摘要：随着我国交通建设的不断发展，出现了许多下穿管道的施工项目，不可避免地会对既有管线造成施工扰动，其中临近隧道爆破施工是最为不利的工况之一。
为确定爆破地震波作用下埋地管道的安全及正常运行，采用理论分析及数值模拟的方法对其进行了研究。
以深圳市大山陂1号隧道下穿燃气管线和成品油管线工程为依托，分析了埋地管道在爆破地震波作用下的动力响应变化规律，并结合埋地管道材料的Von Mises 屈服准则提出了不考虑初始缺陷以及运营腐蚀的情况下管道的安全振速控制标准为19cm/s 。
关键词：埋地管道；振动速度；安全控制标准；单自由度体系中图分类号：TV554文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2021)03-0181-04现代社会的城市基础设施中，埋地管道在水、油、天然气等重要生活物资的供给上扮演着非常重要的角色，目前我国七成的石油以及近乎100%的天然气是通过埋地管道进行运输的[1]。
与此同时，随着我国交通工程的快速发展，许多新建、改建以及扩建的工程项目不可避免地会对既有输油、输气管道造成施工扰动。
其中临近隧道爆破施工是最为不利的工况之一。
地下管网一旦发生事故，不但会造成直接的经济损失，对周围的环境产生极大的破坏，影响人们的正常生活与生产，同时对事故的处理、治理也十分困难[2-3]。
因此，在工程初期确定合理的管道振速控制标准对确保埋地管道在临近爆破施工影响下的安全可靠运行具有非常重要的现实意义。
1爆破地震波作用区的岩体应力隧道爆破通常采用柱状非耦合结构装药，当药包起爆后，随着传播距离的增大，波阵面外扩，爆破近区的冲击波衰减为爆破远区(爆心距大于400~500r,r 为炮眼半径)的柱面弹性地震波，使得该区域的岩体质点发生弹性振动[4]，见图1。
文章编号:1674-5086(2009)04-0168-05地下爆炸对埋地输气管道冲击响应的数值分析*姚安林1,赵师平2,么惠全3,曾祥国2,刘永杰2(1.西南石油大学建筑工程学院,四川成都610500; 2.四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;3.中国石油西气东输管道公司,上海200122)摘要:通过适当选取材料本构关系,运用非线性动力学基本理论和ALE算法,利用LS-DYNA3D有限元程序,对爆炸地冲击作用下引起埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟分析。
通过埋地管道在2组共10个工况下的数值计算分析,拟合了埋地管道响应(包括速度和动应力)最大值和装药量、爆心与管道中心距离之间的关系。
模拟计算结果与经验公式规律十分吻合,表明采用数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管道的作用是可行的。
计算方法为埋地管道在第三方破坏荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,计算结果对埋地输气管道的风险评估和防灾减灾具有重要的参考价值。
关键词:爆炸;地冲击;埋地输气管道;数值模拟;ALE算法中图分类号:TE973.1文献标识码:A DO I:10.3863/.j issn.1674-5086.2009.04.037近年来,国内外文献与事故统计资料表明:第三方破坏已成为油气管道失效破坏的主要原因[1-2]。
爆炸地冲击荷载作为第三方破坏的主要荷载形式之一,研究埋地输气管道在爆炸地冲击作用下的响应特点和规律,对管道的安全保护具有重要意义。
从20世纪40年代开始,为了计算爆炸冲击波发展了人工黏性项的方法,成功地解决了冲击波强间断的难题。
针对炸药爆炸及其作用问题的数值模拟,选择合理的数值计算方法是非常重要的环节[3-5]。
在众多爆炸数值计算方法中,有限元法是求解炸药爆炸问题的主要方法之一,一般选用La-grange、Eu l e r和ALE三种算法,ALE算法和Euler算法可以克服单元严重畸变引起的数值计算困难,并实现流固耦合的动态分析[6-8]。
天然气爆炸荷载作用下地下管廊动力响应规律研究陈长坤;陈杰;史聪灵;刘晅亚【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2017(014)009【摘要】采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,基于流固耦合算法,对地下管廊结构内部燃气爆炸传播过程进行数值模拟,得到爆炸过程中的冲击波以及传播过程、冲击波压力云图,并分析管廊结构的动力响应规律.研究结果表明:气体爆炸后冲击波以平面波形式向外传播,在0.1s内就传出管廊,冲击波的峰值由爆炸中心向两侧传播过程中逐渐衰减,峰值可达633kPa;爆炸中心截面上冲击波在3ms极短的时间内,发生多次反射,冲击波能量衰减迅速;爆炸荷载作用下,爆炸中心正对的壁面处位移最大,位移呈周期性变化,测点加速度,速度和位移相继抵达峰值,分别为140m/s2,0.09m/s和4mm;管廊壁面测点的加速度和速度呈周期衰减,加速度衰减快于速度衰减,与冲击波强度的削弱有关.【总页数】8页(P1907-1914)【作者】陈长坤;陈杰;史聪灵;刘晅亚【作者单位】中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙 410075;中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙 410075;中国安全生产科学研究院地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室,北京 100012;建筑消防工程技术公安部重点实验室,天津 300381【正文语种】中文【中图分类】X932【相关文献】1.地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析 [J], 刘希亮;李烨;王新宇;郭佳奇2.爆炸荷载作用下钢桁架收费雨棚的动力响应与破坏模式 [J], 郭晋欣;张金香;崔永林;王天新3.爆炸荷载作用下礁沙地基钢塔架结构动力响应试验探究 [J], 钟冬望;戴炯岚;孟庆山;雷学文;何理;司剑峰;杜泉4.爆炸荷载作用下双线隧道的动力响应分析 [J], 徐凯5.高边坡在水平动荷载作用下的动力响应规律研究 [J], 秋仁东;石玉成;付长华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
