地上输液管道地震响应分析：流速影响与抗震策略

"地上输液管道竖向地震激励下的动力响应 (2000年)" 本文主要探讨了地上输液管道在竖向地震作用下的动力响应，着重研究了管道内流体流动与管道结构之间的相互作用对动力特性及抗震性能的影响。文章通过有限元法进行了深入的分析。 首先，作者指出在地震发生时，架空输液管道的安全性至关重要。他们选择了具有自然补偿的转角部分的输液管道系统作为研究对象，考虑了管内流体和管道的耦合作用。在模型简化时，假设管道在地震作用下不会沿轴线方向滑动，管架为刚性，地面运动仅限于平动，且流体在管道内充满且速度恒定。 接着，文章介绍了局部坐标系下的运动微分方程，特别是针对弯曲振动的运动方程，该方程反映了管道在地震荷载下的动态行为。方程包含了质量项、弹性项、阻尼项以及外力项，其中外力项考虑了流体流动和重力的影响。通过有限元方法，将连续管道离散化，以便进行数值计算。 在分析过程中，作者发现管道内的流速对系统的固有频率和动力响应有显著影响。随着流速的增加，系统固有频率降低，同时管道的扭转和弯曲内力增大，这对抗震设计是不利的。流速对扭转内力的影响比对弯曲内力的影响更大。具体来说，当流速不超过50米/秒时，地震作用下的弯曲内力分析可以忽略流速的影响；而当流速小于10米/秒时，扭转内力分析同样可以不考虑流速效应。 这个研究对于理解和优化地上输液管道的抗震设计具有重要意义，提供了关于流体动力学和结构动力学相互作用的理论依据。这些发现可以帮助工程师在设计阶段更好地预测和控制管道在地震中的响应，从而提高其安全性和可靠性。 关键词：地上输液管道系统；竖向地震激励；动特性；动力响应 该研究属于自然科学领域，尤其对土木工程和石油工程的专业人员具有参考价值，为实际工程中的地震防护提供科学指导。