强震作用下跨断层管道柔性接口抗震加固研究

摘要

强烈地震引起的地面永久性大变形是导致埋地供水管线损坏的主要威胁之一。该研究借鉴链式结构的设计思想，基于传统承插式管道接口形式，研发了一种新型管道抗震接口，其可支持一定的轴向伸缩自由变形。当接口变形量达至极限状态时，接口发生自锁现象并能提供较高的抗拉承载力，进而带动相邻管道滑移，以抵消断层错动引起的变形量。针对新型抗震接口开展了轴向力学性能试验，并建立了跨断层下的管线数值模型；同时，数值结果与相关全尺寸试验进行对比验证。该研究以土体压实条件和断层穿越管道位置作为关键变量，研究了加固前后断层错动下承插式管道的力学响应。研究结果表明：提出的抗震接口能够有效地提高管道抵抗地面大变形能力，并且提高接口的轴向抗拉拔能力是提升管道抗断层错动能力的关键；对于松砂土跨断层下的承插式管道接口震损较为严重；断层穿越管道不同的位置会造成不同的接口变形规律；国内规范中管道接口的转角限值过于保守，不利于对跨断层承插式管道安全性能进行合理验算。

关键词

巨震作用 / 跨断层 / 球墨铸铁管 / 抗震加固 / 接口变形