埋地输液管道轴向地震下的动力响应分析

本文主要探讨了埋地输液管道在轴向地震激励下的动力响应，这是自然科学领域特别是土木工程和地震工程中的一个重要课题。研究者薛景宏、朱福祥和郝进锋针对埋地管线在地震波传播过程中可能遭受的轴向变形问题进行了深入分析。他们采用有限元方法对管道的运动方程进行求解，这是一种数值计算技术，用于模拟复杂的物理系统行为。 论文的核心内容包括以下几个关键点： 1. 振动模型与假设：研究者假设地面运动为纯平动，排除了转动的影响；管道被视为连续的，忽略接头处可能产生的差异；管道内的流体被假设为不可压缩且流速恒定；同时，管线内部介质的性质被假定均匀。 2. 土壤刚度与粘滞阻尼：土壤的轴向复动刚度是研究的重要参数，它由无量纲量Svl和Sv2决定，这些值与土壤的剪切模量和地震频率相关。论文中给出了土壤刚度k和等效粘滞阻尼系数c的数学表达式，它们反映了土壤对管道振动的阻力。 3. 动力响应与影响因素：通过对实际算例的计算，研究发现土壤剪切模量的增加会导致轴向相对位移减小，但轴向应力的变化并不显著；相反，随着管径的增大，轴向相对位移会增加，而轴向应力则保持稳定；流速的增大会使得轴向相对位移增大，但轴向应力不受影响。 4. 应用背景：由于地震波沿管道轴线传播时造成的破坏更为严重，因此，这项研究对于理解和预测埋地输液管道在地震事件中的安全性能至关重要，有助于设计和优化管道的抗震性能。 这篇文章不仅提供了理论分析，还通过实证计算揭示了影响埋地输液管道动力响应的关键因素，为管道的设计和维护提供了科学依据。这对于地震区域的基础设施建设和维护具有重要的实践意义。