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論文中文名稱:地下管線耐震設計規範與數值分析方法之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:A Study for Seismic Design Guidelines of Underground Pipelines and Numerical Analysis Methods [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:王佑豪
英文姓名:You-Hao Wang
研究生學號:98428013
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-22
論文頁數:144
指導教授中文名:黃昭勳;王仁佐
指導教授英文名:Chao-Hsun Huang;Ren-Zuo Wang
口試委員中文名:鍾立來;蕭輔沛
口試委員英文名:Lap-Loi Chung;Fu-Pei Siao
中文關鍵詞:埋地管線斷層錯動ABAQUS土壤彈簧
英文關鍵詞:Underground PipelinesFaultABAQUSSoil Spring
論文中文摘要:本文主要研究埋地管線通過斷層的數值模擬分析方法,以及研究美國維生管線聯盟(American Lifelines Alliance, ALA)、日本水道協會及中國大陸的油氣管線設計方法。研究內容可分成兩大部分,第一部分是探討各國規範對於埋地管線的評估項目如地震動、過斷層、液化等等,並針對地震動與過斷層進行研究。第二部分則是研究管體與土壤互制之數值模擬分析方法,以ASCE(1984)年所建議土彈簧模型,再以ABAQUS軟體建立數值分析模型和規範計算結果比對。由本研究第一部分可以瞭解,探討地震振動時埋地管線與圍束土壤之互制問題,除需要考慮地震波影響之外,尚需合併一起考慮管內溫度與壓力及地表垂直活載重與靜載重,對埋地管線所造成之應變量是否超過管線材料本身容許強度,作為判定埋地管線損傷與否之參考依據,並提出各國相關規範標準是否適用於台灣,以便後續研究之進行。而經由第二部份研究結果可以瞭解通過斷層埋地管線之大變形數值模擬分析方法,了解不同的參數(斷層與埋管之交角、埋地深度、土壤種類等)對埋地管線之影響,作為地震發生時埋地管線之損傷狀態以及埋設前之評估。
論文英文摘要:This research studies the numerical simulation methods of the buried pipeline through the fault, and studies American Lifelines Alliance, Japan and China's pipeline design methods. It can be divided into two parts. First part is to study the national standard for assessment of underground pipeline projects such as ground shaking, fault, liquefaction, etc. The second part is to study the numerical simulation method of the buried pipeline through the fault. The numerical analysis software ABAQUS is adopted to simulate deformation of the buried pipeline through the fault. The numerical results and the results of the design methods are compared. By the first part of this study to understand, the vibration of the buried pipeline and the soil under seismic load is studied such as deformation and strain of the section of the pipe. In addition, the strain of the temperature and pressure of the pipe, surface live load and static vertical load of buried pipelines be considered. Their strength can not exceed the strength of the pipeline. In future, if these design methods is wish to use ones in Taiwan. They need to modify these design methods. The second part can understand the large deformation analysis method of the buried pipeline through the fault. In addition, considering the different parameters (the angle faults and buried, buried depth, soil types, etc.) in this study is studied.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 國內外相關研究 4
1.3.1地震動相關研究 4
1.3.2過斷層埋地管線相關研究 5
第二章 一般埋地管線之地震動問題 6
2.1 地震波對埋地管線的破壞 6
2.2 日本規範計算介紹 8
2.2.1第一級地震埋管檢核 11
2.2.2 第二級地震埋管檢核 19
2.3 中國規範計算介紹 25
2.4 ALA規範計算介紹 30
第三章 通過斷層之埋地管線問題 35
3.1 斷層對埋地管線的破壞 35
3.2 日本研究計算介紹 38
3.3 中國規範計算介紹 42
第四章 案例分析 47
4.1 日本耐震設計規範算例 47
4.1.1 接頭構造管線計算例 47
4.1.2 連續構造管線計算例 58
4.2 中國抗震設計規範算例 63
4.2.1埋管與斷層交角30° 63
4.2.2埋管與斷層交角40° 67
4.2.3埋管埋地深度0.9公尺 70
4.2.4埋管與斷層交角70° 72
4.2.5埋管埋地深度0.7公尺 74
4.3 ALA耐震設計規範算例 76
4.3.1 計算公式介紹 76
4.3.2 考慮多種效應計算 79
第五章 埋地管線數值模擬方法 84
5.1 ASCE土壤彈簧模擬 84
5.1.1 軸向土彈簧 85
5.1.2 側向土彈簧 86
5.1.3 垂直土彈簧 87
5.2埋管過斷層有限元素法模擬 88
5.2.1 有限元軟件ABAQUS介紹 89
5.2.2 有限元分析模型種類介紹 90
5.2.3 有限元分析案例 92
5.2.4 不同埋管跨斷層交角之影響 105
5.2.5 不同埋地深度之影響 114
5.2.6不同土壤性質之影響 116
5.2.7 不同埋管表面材質特性之影響 118
第六章 結果與討論 121
參考文獻 123
附錄A 接頭應力修正係數計算 126
附錄B 自來水管材資料表 132
附錄C 中國地震動公式推導 138
附錄D 區域修正係數表 142
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[39] 交通部中央氣象局http://www.cwb.gov.tw/
[40] 滄洲滄興管道製造有限公司http://www.hbcxgj.com/index.asp
[41] 國家地震工程研究中心http://www.ncree.org/ZH/Home.aspx
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