文章目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

    1.1.1 地震可恢复性的概念

    1.1.2 隔震技术发展历程

    1.1.3 非结构构件分类及建筑管道系统震害

1.2 管道系统抗震研究进展

    1.2.1 管道系统抗震试验研究

    1.2.2 管道系统数值模拟

1.3 本文主要研究内容

第2章 隔震橡胶柔性管道试验概况

2.1 引言

2.2 隔震层柔性管道

    2.2.1 隔震层柔性管道的抗震要求

    2.2.2 橡胶柔性管道

2.3 试件概况

    2.3.1 试验构件设计

    2.3.2 试验加载装置

    2.3.3 试验加载方案及试验测点

2.4 试验现象

    2.4.1 TP1~TP4组试验现象

    2.4.2 TP5~TP8组试验现象

2.5 本章小结

第3章 隔震橡胶柔性管道试验数据分析

3.1 引言

3.2 橡胶柔性管道变形能力分析

    3.2.1 TP1~TP4变形能力分析

    3.2.2 TP5~TP8变形能力分析

    3.2.3 橡胶柔性管道破坏位移角

3.3 橡胶柔性管道易损性分析

    3.3.1 基于破坏位移的易损性曲线

    3.3.2 基于破坏位移角的易损性曲线

3.4 橡胶柔性管道承载能力分析

    3.4.1 承载力假设

    3.4.2 承载力分析

3.5 本章小结

第4章 隔震橡胶柔性管道有限元模拟

4.1 引言

4.2 橡胶柔性管道数值模拟建模分析

    4.2.1 三维实体模型的建立

    4.2.2 创建分析步及场输出

    4.2.3 各部件间的约束设置

    4.2.4 管内压强的施加及边界条件的设定

    4.2.5 网格划分

    4.2.6 模拟方案

4.3 橡胶柔性管道模拟数据分析

    4.3.1 模拟破坏现象

    4.3.2 模拟数据与试验数据对比

    4.3.3 各工况模拟数据分析

    4.3.4 橡胶柔性管道大压强下变形能力分析

4.4 本章小节

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

研究成果

文章摘要:隔震技术被视为提升建筑韧性水准的最有效措施,已广泛应用。由于隔震建筑的隔震层地震作用下变形极大,对其管道变形能力提出很高要求。橡胶柔性管道是隔震建筑常用管道之一,其抗震性能直接影响震后建筑使用功能。然而目前对于建筑隔震橡胶柔性管道大变形性能系统研究还罕见报道,该类管道地震时的破坏状态、损伤情况及其变形能力和承载力等尚不明确。针对上述问题,本文开展了相关研究,主要研究内容和结论如下。本文主要研究工作如下:（1）根据工程调研以及相关行业标准规范的规定,以水平变形目标位移为400mm的竖向橡胶柔性管道为研究对象,考虑不同的管道公称内径和设计长度,开展了系列拟静力试验,对橡胶柔性管道的抗震性能进行研究。（2）依据系列拟静力试验结果,研究了橡胶柔性管道在地震作用下损伤演化模式,发现了其极限水平变形能力和承载力的控制关键因素,给出了相关回归计算公式;进一步阐明了管道破坏机理,建立了管道的易损性曲线。（3）通过ABAQUS有限元软件对橡胶柔性管道进行数值模拟分析,与试验结果进行对比,验证了数值模拟的精确性和可行性。并选取三种工程常用的公称内径,以管内压强和管道设计长度为变量,进一步研究了管道极限变形及承载能力的影响规律。从前述工作得出如下主要结论:1)橡胶柔性管道在地震作用下,将经历安全变形、绷直破坏两个关键阶段。2)橡胶柔性管道的设计长度符合行业标准规范要求时,其水平变形能力可满足工程要求;其设计长度不符合行业标准规范要求时,遭遇罕遇地震时将发生不可修复的破坏,震后必须更换。3)橡胶柔性管道水平变形能力和承载能力与其公称内径和设计长度直接相关:管道设计长度相同时,随着公称内径的增大,管道的变形能力逐渐减小,其破坏时的水平极限荷载逐渐增大,但大公称内径和小公称内径管道的极限水平荷载之比小于公称内径比。管道公称内径相同时,不同设计长度的橡胶柔性管道其整体刚度基本一致;大公称内径管道较于小公称内径管道具有更大的整体刚度,但其变形能力减小。因此对于公称内径较大的管道要设计更长的管道长度,以保证其拥有足够的变形能力,在隔震层发生较大变形时,可以确保管道的使用功能不受影响。4)模拟结果表明,管道的变形能力随着其工作压强的增大而减小,且压强越大时,管道变形能力减小的幅度越明显。