基於物理的城市供水管網整體抗震功能可靠度分析

基於物理的城市供水管網整體抗震功能可靠度分析

《基於物理的城市供水管網整體抗震功能可靠度分析》是依託同濟大學,由劉威擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:基於物理的城市供水管網整體抗震功能可靠度分析
  • 項目類別:面上項目
  • 項目負責人:劉威
  • 依託單位:同濟大學
中文摘要,結題摘要,

中文摘要

作為城市生命線工程系統的重要組成部分,供水管網系統對地震後搶險救災和社會穩定具有重要的意義。本項目擬沿著地震動隨機場生成、管網整體建模和分析、城市供水管網抗震功能可靠性分析的研究思路進行地震作用下供水管網性能的精細化分析和抗震功能準確評價。擬在以下方面做深入研究:1.研究基於物理的相關地震動隨機場生成方法;2.考慮管網、邊界條件以及管-土相互作用,建立符合工程實際的複雜管網整體力學分析模型,實現地震下管網整體精細化分析;3.進行人工爆炸模擬地震波作用下埋地管網現場試驗,驗證管網整體分析方法;4.利用機率密度演化方法,發展基於物理的供水管網整體抗震功能可靠度評價方法;5.利用都江堰市供水管網震後調查結果進行實例驗證。

結題摘要

本項目圍繞基於物理的城市供水管網整體抗震功能可靠度精細化分析方法展開工作,在埋地管網整體建模和地震反應分析、人工爆炸模擬地震動下埋地管網現場試驗方法和供水管網抗震功能可靠度分析方法等方面取得了重要研究進展。 主要研究進展包括:(1)工程場地隨機地震動場生成方法。考慮地震動產生的“震源-傳播途徑-局部場地”物理機制,建立了工程場地隨機地震動場的物理模型,利用反映影響地震動場物理特性的基本隨機變數來生成工程場地隨機地震動場,並利用已有地震記錄給出了基本隨機變數的分布。(2)埋地管網整體建模和地震反應分析。利用彈性地基梁原理,將管線用梁來模擬,管土相互作用用軸向和橫向彈簧來模擬,管線接頭用軸向和彎曲彈簧來模擬,並考慮管線的邊界條件建立了埋地管網整體有限元分析模型。進而,用生成的地震動場作為輸入在國際上率先實現了埋地管網的整體地震反應分析。(3)人工爆炸模擬地震動下埋地管網現場試驗。修建了24m×24m的“田”字形埋地管網,利用TNT炸藥產生人工地震波進行了埋地管網現場試驗,對管網在人工地震波作用下的動力反應進行了記錄。通過對記錄數據的分析獲得了埋地管網地震反應的許多新的認識。同時,對試驗管網進行了整體建模,利用試驗結果對項目提出的埋地管網整體分析模型進行了驗證。(4)基於物理的城市供水管網抗震功能可靠度精細化分析方法。在工程場地隨機地震動場和管網整體分析的基礎上,通過求解帶滲漏工作供水管網的水力方程,利用機率密度演化方法獲得了管網節點水頭的機率密度函式,從而實現了供水管網的抗震功能可靠度的精細化分析。(5)實例驗證。以汶川地震中受災城市綿竹為例進行了供水管網抗震功能可靠度評價,驗證了項目提出的基於物理的供水管網抗震功能可靠度評價的可行性和正確性。 本項目的上述研究進展,有力地推進了生命線地震工程領域的研究進展,為地震下埋地管網的精細化設計提供了堅實的基礎。

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