讲座20151112|生命线工程

生命线地震工程的若干概念与实践
南京工业大学 李鸿晶
2015年11月12日

• 生命线工程五大工程：
  青藏铁路，西气东输，西电东送，三峡大坝，南水北调。

生命线地震工程基本特征：

1.系统性
2.复杂性（广阔的地域）
管线工程不能断，地质复杂段无法回避，地震动空间相关性
3.多样性（物理特征差异大）
液化，断层，冻土
4.危害性（破坏后果非常严重）
5.脆弱性（地震下极易破坏）

研究基本问题分类：

电力
油气
通讯
水供应
水排水
海港挡水（海啸）

生命线地震工程（LEE）

埋地管线
桥梁震害
道路震害
隧道
移动通讯系统
电力
燃气泄露

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百花大桥地震倒塌机理分析

• 桥墩：双墩，有盖梁，无盖梁（有连系梁）
• 近段层地震动：强周期地震多

有限元多尺度建模

• 桥墩：实体单元，梁单元，连接要处理。
• 盖梁：刚体
• 支座：滑动支座，固定支座
• 主梁：刚体，曲线梁的的碰撞（梁间碰撞刚度的修正）。主梁主梁非均匀碰撞，落梁冲击桥墩的碰撞。

非规则桥梁：桥墩高度差异大。

混凝土本构：

梁壳单元：弹性
实体单元：塑性损伤模型（abaqus里面）
钢筋本构：

数值模拟结构：

1.外侧桥墩破坏严重
2.落梁落下机理

原因：

1.桥墩高度差异大（四倍）
2.桥曲线段破坏：曲线段弯扭耦合严重
3.落梁的那段一端孤独支座，一端滑动支座
4.落梁段下面桥墩没有加盖梁，连梁设计不当

研究：

• 支座形式与布置方式
• 桥墩盖梁（有无，宽度搭接长度）与连系梁位置
• 防落梁措施：拉索等

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足尺埋地管线原位模拟试验研究

• 加载困难
• 测量困难

1.土层：向上向前滑（水平竖向位移）
2.两块垂直钢板，水平的钢板拉向上拉锁产生向上位移
3.千斤顶推垂直钢板产生水平位移。
4.混凝土墙体、钢梁等作为反力架。

5.管道外部环状应变片。
6.加外环加竖棒（竖向位移）。
7.两片钢板上面加应变片作为千斤顶加的位移。
8.表面覆土层放网格块（拉线，直观看表面土位移情况）。

• 变量：
  埋深
  管道直径

• 其他概念：
  1.对于埋在地下的管道设施，地震引起地层永久变形易使管道发生破坏。一般发生功能性破坏才修补。
  2.不同于地上建筑（地震引起惯性动力作用强烈），管道埋在地下，管道与地层同时运动，地震的动力作用并不明显，主要是静力作用。

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试验盲测比赛：

给你试验（低周反复试验）条件、参数，未给结构，参赛者算出结构与实际试验结果对比。
（注意本构模型，恢复力模型）

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知识来源于主讲人，仅供学习交流，在此表示感谢。
尊重知识，尊重人才。