地震作用下埋地管道的破坏类型及相应的工程措

　　中国处在太平洋地震断裂带上，属地震频发国家。在强烈的地震袭击下，不仅会带来人员的伤亡，也会带来巨大的财产损失。

　　一、地震作用下埋地管道的破坏

　　有关地震后埋地管线性状资料分析和一系列调查报告说明，沿管道纵轴作用的地震是这些构筑物破坏的主要原因之一。最重要的损坏首先发生在可见地震位移通过的那些地段，在土中约束很好的地下管道对地震位移非常敏感。

　　1、断层作用破坏及相应的工程措施

　　地震作用下埋地管道在断层处有三种可能的破换形式：拉裂、局部屈曲、梁式屈曲。

　　埋地管道在穿越正断层或者β≤90°的交角穿越走滑断层时，主要承受拉力，破坏形式为拉裂;埋地管道在穿越逆断层或者β大于90°的交角穿越走滑断层时，主要承受压力，其可能的破坏形式包括局部屈曲、梁式屈曲。

　　根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB 50032—2003)规定，确定地区抗震设防烈度等级和设计地震分组，针对以上破坏类型提出以下工程措施：(1)浅埋,减少约束，以利变形;(2)使管子轴线与断层线的夹角在30°-80°之间，在此范围内角度越大则管道越抗震(管子受拉);(3)提高管材延性，防管壁厚的突然变化，在断层处的焊接质量要提高;

　　2、液化作用破坏及相应的工程措施

　　砂土液化同样是地面大位移形式之一。1964年日本新泻地震、1983年日本海中部地震,由于地基液化而导致很多地下管道遭到破坏。甘文水等指出,当地下管线周围土体在地震中发生大面积液化时,液化土将对地下管线产生上浮力,严时使管线发生破坏。进一步的研究表明,管线受到液化的振动和上浮作用,致使地下管道受到破坏。

　　针对地震中沙土的液化，应分别计算分段管和连续管道在土壤液化作用浮力下的应力应变关系，当计算的液化引起的分段管接头位移或连续管的应变大于允许值时，因采取相应的加固措施来保证管线的安全性。有如下具体措施: 1)采用混凝土输水管可以减小浮力的影响，但管径将变大，由于土壤液化也将使管道的横向阻力增大;2)混凝土重量或砂石填充物可以为管道提供额外的抗浮力;3)靠浅埋在地下水位以上可以减小管道的浮力作用;

　　3、永久地面变形(PGD)破坏及相应的工程措施

　　永久地面变形(PGD)是由于液化引起的横向扩散和滑坡引起的地面永久变形。按其方向又可分为纵向永久地面变形和横向永久地面变形，当地面变形引起的管段应变或者接头位移超过允许值侯要采取一定的加固措施，具体措施如下 ：1)改善埋地土壤;2)减小管道直径，以减少管道摩阻力，此时应校核水力计算结果;3)使用合适的管套(降摩擦、防腐蚀PE);4)管道周围土强度的改善来减少横向土运动;5)尽可能使管线位于液化土以下;

　　4、地震波作用破坏及相应的工程措施

　　前三者作用对于埋地管道的破坏是灾难性的，管道的普什应尽量避开可能发生这样地震效应的场地，而地震动的波动对管道的破坏是最普通的，地震波本身对于均值坚硬土层的埋地管道的破坏影响相对较小。但是影响所涉及的区域相当大，大多数地下管道的破坏是由于地震波动造成的。当场地土松软或不均匀是，尤其是场地条件差异较大的交界处破坏将加重。

　　在地震行波的作用下，地面上不同的点将产生相对位移，场地的相对位移通过土体传到埋地管道，从而使管道产生轴向变形和弯曲变形，由于管道质量较小，而周围的土对管道的约束很强，故在地震波作用下管道的动力放大作用很小，埋设管线的应力主要由周围土体的相对位移引起。

　　二、结论

　　综合上述分析，地震作用下埋地管道应根据工程地质条件、形地貌特征，结合管道本身的力学材料特征及管径，埋深等工程状况，在规范的指导下，验算相应的力学指标。在此基础上判断地震作用下埋地管道可能发生的破坏类型，并结合工程实际情况选择经济合理的加固措施，确保埋地管道在地震作用下的整体安全性与完整性

　　参考文献

　　1、A.c.格赫曼，X.x.扎伊涅特季诺夫.管道的抗震设计施工与监护【M】.地震出版社，1992.

　　2、顾渭建.城市地下建筑非结构地震震害与对策【川】.特种结构，1996

　　3、《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB 50032—2003)

　　4、王世生，张宏，崔孝秉.地震载荷作用下埋地管道强度的简化计算

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 地震作用下埋地管道的破坏类型及相应的工程措

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhugongcheng/2372.html