抗震性能评价埋污水收集管道

文摘

的一个系统受损,因为地震是一种城市污水网络。本文试图研究损害发生在城市废水网络选择网络。最重要的定义的网络对废水的一些分支网络和相关的改革进行了研究。然后,管道网络的功能被先前的地震研究也进行了研究关于主导者易感性的关系研究中提到的关系进行了研究。统计学会一些方法用于这个研究研究,和软件应用在本部分介绍。最后,数据输出的结果进行了分析,本研究得到的结果包括演示软件的输出图纸GIS应用发生损害赔偿和清晰的方式。一些建议使用上述结果由研究人员和机关,尤其是灾难总部,已经提出。这项研究的结果表明,假设和建模过程仿真中处理得很好,这个过程是决策的一种有效方法。

1。介绍

生命线是指一组结构、设施和安装在储存发挥关键作用,提供、转让、分配基本必需品,比如水,电,天然气,或收集、存储、净化、回收废水和其他垃圾,甚至使通信,如固定电话,手机,互联网,和数据(1]。正如他们的名字表明,宽宏大量和持续性能特征等结构中提到的人物1(2]。

这些结构的共同特征。显然,生命线作用显著的性能和供应基本必需品。作为一个例子,废水系统是一个最重要的生命线。未经处理的污水总是有一个很大的问题对人类产生不利影响,甚至会导致未知的传染性疾病,例如,瘟疫和霍乱。此外,结合下水道气体,如甲烷、乙烷、苯,空气会增加爆炸的可能性(3]。一般来说,有两种分析和统计的方法来研究地下管道在地震时的敏感性。因此,旨在分析视图现在关系为了找到压力管道通过物理定律。考虑这一观点,最近的文献出发去寻找这样的地震参数如MMI、PG,震动带来的破坏。污水系统是由线性和固定结构(图2)。

污水处理系统管道分为七组。通过移动从上到下来,重要性和管道的直径降低了。表1说明了分类。值得一提的是,去年地震数据管道材料极大地影响。作为污水处理系统的配件没有忍受压力,他们是弱。刚性配件指的是那些最后避免两个相邻部分位移,而灵活的配件让两个相邻零件局部旋转或转让。污水管道和配件通常由陶瓷、混凝土、水泥石棉、塑料、聚乙烯,UPVC、GRP,铸铁和钢。

伊朗位于高山地带从阿尔卑斯山山脉延伸至地中海。伊朗的板块包括伊朗、阿拉伯和欧亚板块。伊朗的阿拉伯板块拉。扎格罗斯压力以及山脉地区显示了常见的两个板块之间的边界,导致反向的缺点。另一方面,伊朗的板周围是欧亚,印度,和安纳托利亚板块的北部,东部和西部,分别。因此,起源于阿拉伯板块的压力阻止伊朗板任何转移。

根据生命线地震工程委员会,由美国土木工程协会在1974年,据估计,在伊朗几乎一半的管道破裂的风险的情况下一个地震发生。另一方面,尽管地面管道的行为研究在最后10年里,有很多争论的余地。污水处理系统和公共健康之间的直接关系,一方面,和难以找到位置泄漏和破裂的管道由于重力在地震发生后的污水系统另一方面,重视研究系统的敏感性。此外,考虑深度污水系统的更换和修复损坏的管道将是非常昂贵的。到目前为止,已经做了很多研究在埋管道的不同的功能。这些研究进行更好地识别这些敏感设施的行为。在这项研究中,这些结构的行为面对地震的力量相对较大的区域已经被评估。

2。文献综述

根据这一分析方法,提供的结果楚和沙4),以及古德林和伊克巴尔5),表明弯曲管道的进口和出口部门似乎灵活但凹陷认为刚性;也就是说,他们认为进口和出口之间没有相对旋转产生的弯曲切线。此外,搬迁带来的下滑(Δ)衡量减去一块管的搬迁(pΔ)从土壤转移(年代Δ)。虽然前面的方法假定弯曲刚性,但往往是一些转换凹陷产生弯矩减少的倾向。

古德林[5)提出了方程的基础上分析薄壁弯管的弯曲。在研究的一项研究中,(6)提出了一个方法,预测转移的凹陷莱利波被假定为传输正弦波与有限的波长。同样,搬迁的管道被认为相当于地面位移的地面是零,他们开发了一个简单的方程的管道应变点基于记者的凹陷结构分析。他们认为有效长度(l′)的四分之一波长,所以锚可以测量的位移协调方程的曲线。

高田和田边7]提出了膝盖和丁字接头更容易受到的伤害比其他部分管道和最大拉伸压力会影响他们。2003年,O’rourke和麦克劳克林开发了一个二维有限元模型作为他们的博士论文。他们进入了准静态sin莱利波数值模型和比较结果从钢管的直径和厚度24和5英寸的砂质土换算系数(0.6)与获得的沙和楚4)和(6平面钢)。

此外,O’rourke和全1)利用Nastran软件开发的一个有限元模型来刺激问题,比较分析结果。他们认为管为一列元素的造型,和每一个弯曲的长度等于125米四分之一波长有500米。来验证这个模型,收集的数据的分析方法相比,有限元模型。所以,发现结果的分析方法几乎是更好的在所有的情况下。从之前的作品可以看出,大多数数值分析有关准静态;然而,管道在地震荷载下的动态行为的研究仍然缺乏。

2008年,f . r . Rofooei和r . Qorbani连续管道做了一个研究假设垂直波传播相比,然后获得应变结果与观察管有膝关节。结果表明,存在凹陷导致紧张和压力的增加比连续管在膝关节。此外,高田et al。8]做了一组数值研究管道相结合T和膝关节显示管网的地震行为不仅仅是连续的。此外,相邻管道显示琐屑的增加比片状的行为。

戴et al。9]对长距离管道故障的分析和比较研究,他们发现,根据统计结果,PNGPC不远与国外相比。仍有一些在技术和管理方面应该改进,如管道和第三方的生产和施工质量监控。此外,杨et al。10)做研究的数值模拟pipeline-pavement埋地输油管道的泄漏气体爆炸造成的损害并显示结果可以为市政管道工程设计提供理论依据和城市安全规划和风险评估提供参考的埋地管道瓦斯爆炸。

2.1。新西兰地震

新西兰第二大城市克赖斯特彻奇。其污水系统涵盖了几乎150000个家庭。虽然,系统是由混凝土、陶瓷、UPVC管道和石棉,它有一个高的比例混凝土。里氏7.1级地震袭击了城市2010年9月4日(图3)。污水系统受到严重破坏。拆迁的管道由混凝土和钢筋混凝土(0.9)增加了腐蚀的可能性11]。

2.2。日本地震

里氏6.8级地震,叫做Nigata-Ken Chuetsu,这座城市在2004年10月。污水处理工厂的破坏导致未经处理的污水流入城市,到了这样一种程度,151公里污水管道被毁,2056年人孔也受损。人孔背后最大的损失记录把水和管道不仅产生交通拥挤,而且导致失败的污水泵房子。另一个Nigata发生里氏7.5级地震,日本,1964年1月16日。超过470公里的管道,即68%的管道,损坏。最破坏记录铸铁管道和关节。数据显示,其他管道,特别是那些小直径,由于弯曲显示更大的伤害。地上有许多管道和安装变得可见,因为土壤液化。此外,边坡的土壤也被认为是损害的重要因素[12]。

2.3。曼吉尔地震、伊朗(1990)

地震袭击Rodbar和曼吉尔,伊朗,1990年7月21日。它造成了严重的损害几个建筑物、道路、安装,甚至Sefidrood混凝土坝(13]。还有数据不足的程度对供水系统的破坏。虽然建筑的水管已经严重受损,主要城市的管道供水系统是在一个令人满意的条件由于新管道的深度(图4)。

2.4。巴姆地震(2003)

里氏6.8级地震袭击了Bam,伊朗,2003年12月26日。这个城市有一个总人口12000。据报道,石棉配件管道受损但主要供水系统略损坏(14]。虽然从破水涌国内管道、水箱没有严重受损,主要是因为他们地下(图5)。

3所示。材料和方法

3.1。有效因素后管道发生的地震造成损害

多个参数影响损坏地下管道在地震发生之后。在一般情况下,管道的特点、土壤、和震级的地震影响管道的地震的行为。因此,有相当多的因素对埋地管道的地震行为有影响。在一份研究,江等人研究了影响埋地管道易感性的因素当地震发生时通过分析损坏的建筑物摧毁在旧金山大地震15]。证据表明,断层的毁灭性的影响远远超过失真是由于地震运动。因此,越近的建筑是错,更糟糕的是它会破坏。管道将不可避免地面临更多的危险,由于它的程度,比其他设施覆盖面积小,只是因为长管道分布在区域活动断裂或土壤液化。术语断层的断层是骨折发生在地上。有三个主要类型的断层,包括水平、垂直或它们的组合。设施位于断层线更容易受到地震(图6)。

图6断层线展示了一个理想的结构模型,以及土壤液化的概率和程度将增加增加地震的延续。土壤液化以及横向运动被视为破坏性参数可能导致埋葬表面结构在土壤或帮助地下结构变得可见。震动导致压缩土壤,并发生沉降。然而,持续的程度搬迁由于沉降小于由于土壤液化。尽管,沉降是重要的因为使土壤中异构的混乱。

3.2。管道埋地管道的影响敏感性的特点,由于地震

地下管道的大多数参数影响易感性由于地震与管道的特性。之前的研究表明,管道的类型起着举足轻重的作用。简而言之,其灵活性有助于管道系统,因为它会导致容易运动的土壤随着管,地震期间防止管道破裂。增加管道的内部直径减小弯曲和轴向紧张由于影响污水管交互。最后对紧张影响边际创造条件时横截面管的长度。对收集的数据分析,很有可能管将破裂的结与其他设施,如人孔和存储,比其他部分的管道(图7- - - - - -9)。

管道熊侧向加载地震时它与鞍管振荡和削减他们的连接。然而,支撑空间有助于系统不被破坏。图10说明了拆除管道的支持由于北桥芯片的土壤液化地震(1994)。

然而,地震和灵活的关节被发现显示伟大的函数在地震中它会导致减少拆迁的供水系统。另一方面,从先前的研究收集的数据积累,连续的管道,如由钢的焊接接头,显示函数大于截面管道的关节。此外,拆迁的范围观察洛马普列塔(1989年)和石棉管道的北岭地震(1994)还不到记录了墨西哥城地震(1985)。

研究人员还认为,连接行为将成为线性管道的相对旋转时0.05弧度。此外,弯曲实验配件用于柔性铸铁管道有橡胶垫圈和不同直径显示旋转关节完成的管道。硬度分布不当的主要原因是大多数供水系统的破坏。因此,搬迁等引起的震动是不同的,导致管道之间打破关节(数字11和12)。

3.3。研究管道的地震行为的方法

关于破坏地震后,研究人员创造条件进行全面研究,以开发一些方法来发现地震的行为如何影响管道。方法通常分为三组,包括近似分析(16),准确分析和建筑规范方法。震动引起的地震经历许多变化由于几个原因发生之前将以不同的方式影响结构。埋地输油管道初始工作领域的初步关注的主要因素,也就是说,波的路径移动。此外,从数值计算可以看出,其效果被认为是形式的semistatic因素。

关于动态分析做埋管道,特别是在他们的弯曲点,这个因素的影响已经省略了,管道只有通过分析垂直分布和同步摇考虑所有点。波传播速度函数作为参数来计算应变。横波速度是用来计算轴向应变的程度地区有焦距小于5倍的距离震源深度地震的震中,而瑞利波速度是用来计算距离超过给定。在研究的一项研究中,O’rourke等人研究了水平明显身体波速度。他们开发了一个分析方法,评估事件的横波角。所以,明显为计算横波速度 在哪里剪切波的入射角是水平和Cs是横波的速度在土壤表面。波的相速度视速度是一样的。与身体波浪,相速度取决于频率。关于瑞利波,有波长之间的关系(λ)、频率和相速度。图13- - - - - -15说明计划的瑞利波传播速度明显。

将应变波传播被发现在地上。测量应变的地面是通过学习简单的过渡运动一波有固定的形状。假设速度和运动的两个点在传播路径不同的时滞,反过来,它是一个函数的两个点之间的距离和地震波速度。同样的原因,地球的最大拉伸或压缩应变(gє在波传播的方向测量 在Vm是地球的最大水平速度在波传播的方向和C是明显的地震波的传播速度。瑞利波传播,可以测量应变与地面平行使用上面的方程中,在那里C取而代之的是根据波长相速度的价值相当于四倍的分离距离(管的长度在两个缰绳就要分析)。方程时需要改变给定的方向平行于行波传播。一般来说,从下图可以看出,波在水平和垂直方向的角板。所以,下面的方程是用来测量表面波速度的方向管轴:

叶(17]说明最大应变测量地球的45 = 在给定的盘子。

3.4。研究地震有关连续埋管道污水管系统的行为

熊弯曲或轴向转换结构在地震之后。提供令人满意的可塑性为了吸收转换由于地震没有减少静态载荷能力作为一个重要的设计标准。一般来说,发达的轴向应变在一个连续的管道直接取决于地球的形状等因素,传输波长和污水管交互部队。虽然压力管和土壤被假定等于小到中型运动,就不一样了好紧张,因为存在的土壤和管之间的滑动。人们已经发现减少管道应变比土壤。纽马克(16)提出了一个简单的方法来确定管道在地震波传播行为。然后,其他研究人员,如叶,修正它。

地球的地震运动,它被定义为历史的速度-时间和velocity-displacement,功能与固定传输波形状。它表明两点沿传播路径简单地震动的时间差。参与小惯性运动方程太小,被测量。之后,研究的假设是许多研究人员和他们的作品表明,它作为一个合理的工程近似法。假设没有相对运动发生在污水管互动,和管道的应变等于土壤。此外,O’rourke和El Hamadi开发了一个分析方法估计最大管道应变。

方法假定首先,轴向应变在土壤=管应变长度之间的摩擦引起的土壤和管第二,电波传播轴平行的管道。在研究的一项研究中,O’rourke和全1]而收集的数据从三个提到的分析方法在连续管道在瑞利波的传播。此外,提出的模型高田(18建议管是模仿的形式外壳有60的长度D毗邻的错,但也可能是在梁单元的形式从管道到断层的距离是近300米,土壤和管下滑的程度和压力是微不足道的(图16)。所有条件都相同的情况下,土壤包围了管道使用土弹簧模型根据埋藏的石油和天然气管道的抗震设计规定(19]。

2004年,高田等人报道了一种新的模式根据边界条件的变化。他们表明,管道应该模仿的结错的形式壳元素由于局部应变和大转换一样。此外,每个点的壳单元连接到三个土弹簧轴向、横向和垂直方向。最后,轴向力之间的关系(fΔ)和增加长度l,这被认为为非弹性弹簧边界条件,测量 在哪里Yσ作为管的屈服应力和弹性模量。有人建议,拉伸断裂、局部屈曲,最重要的损害和顶针屈曲连续管在拉伸和压缩破裂的管子弯曲关节以及当地相隔中最常见的损伤观察管道(20.]。关于连续管道、造型Halabian和Hokmabadi21]刺激断层和波传播在伊斯法罕科技大学的实验室,伊朗,并采用等效边界条件提出的高田时边界条件相关的管道,所以他们的行为埋管道进行了参数研究。

Rofooei和Qorbani19)假设垂直波传播为了进行参数研究连续管道在地震荷载。他们通过弹簧刺激管道和周围的土壤使用ansi软件根据阿拉巴马州监管。考虑数据收集管和土壤的影响几何变化相对位移,他们观察到搬迁增加污水管边界由于减少土壤聚合。

3.5。关于埋地管道的地震易感性模型

Hazus。年代r2i is a guideline on estimating damage to structures due to the earthquake which was developed by FEMA and the national institute of the US Architecture. It is comprised of ways to estimate the extent of earthquake damage to various structures, including lifelines. Accordingly, the guideline suggests that leakage tends to happen because of earthquake waves in which 80% depends upon maximum earth velocity and 20% is a function of earth’s permanent transformations, while it has been found that pipe breakage proves to be due to earth’s big transformations in which 20% and 80% depend upon PGA and PGD, respectively.

此外,该方法将管道分成两组,包括脆弱的和灵活的。因此,易感性灵活的管道减少了70%。土壤液化的可能性已经直接进入Hazus模型被认为是最重要的因素在管道位移。算法涉及敏感性地震波下的埋管被发现通过分析实验数据收集从四个地震在墨西哥在美国和两个。然后,数据被调整到Hazus方法。

指导管道分为小型和大型组织为了估计时间重建所需管道在地震中受损。因此,该小组包括管道直径的20英寸或更少,而另一些则把大组。该方法还估计天重建所需的供水系统。以下假设建议如何衡量天修复管道。需要一个装备四人小组4和8个小时修理漏水的管道破裂,分别。需要一个装备四人小组6和12小时修复漏水的管道破裂,分别。有一个线性修复程序和时间之间的联系。因此,在管道需要维修完成的程度(一个)天内(b天与固定数量的工人测量b/一个(表2)。

3.6。敏感性指数六世

在这种方法中,加权系数假设因素覆盖管径cd,地面cg,条件基于麦式震级的地震强度的大小规模ci、管通过断层cf,土壤液化c1和潜在滑坡发生的潜力。表3- - - - - -10给信息的加权系数。易感性的每一部分废水系统是通过给上述重量因素在不同条件下的价值乘以每个因素的加权系数。考虑到数据表10和基于价值观从放弃获得方程(6),废水系统的敏感性分为三组,包括高、中、低。值得一提的是,选择加权系数关于每个因素都基于最大记录损坏管道埋在过去的地震。表5给信息加权系数对地面条件根据不同类型的土壤。此外,表6说明了地震的大小以及记者改善强度规模在PGA (MMI):

4所示。数值模拟

一整套由软件、硬件、数据、模型、算法,和人力资源的收集、准备、组织、存储、更新、处理和分析不同类型的本地数据。这样一个系统目标管理和处理从引用的地方收集的信息以做出明智的决定。现实世界的数据模型表示转换,通过观察相关几何关系和描述性信息,一个合理的数字。模型代表了所有对象的形式分,直线或多边形。然而,拓扑数据来提取目标的现象之间的关系。现有的现象之间的关系在本地数据函数和粒子的GIS分析系统。在光栅模型,整个地图分为一组小,常规的细胞称为像素。光栅格式实际上是一个组成n∗米阵列的像素。

地理信息系统(GIS)最近吸引了不同工程领域的注意。解释和分析数据的能力在这样的系统和软件让我们回顾多个参数和不同影响因素分析,实现可靠的结果。研究已经证明了GIS分析数据和提取结果的适用性在供水和污水领域工程。在当前的研究中,最知名的软件包属于地理信息,ArcGIS桌面10.1,已经被用于分析数据。为目的的分析,首先,软件的默认数据和地理层,称为GIS准备好了,准备好了。改善设计的过程是由错误,然后做一个操作运用。

因为大多数的数据都在纸质地图的形式,他们首先扫描,然后通过考虑到规模的数据,数据转化为一个数值。最后,对现有数据类型的分析,所有数据都变成了花名册(图模型基于他们的有效参数17)。

4.1。人口统计

Gorgan市。伊朗,选择在当前的案例研究。已经省第一城市配备废水系统。随着城市每天几十个小地震的经验,值得学习的易感性废水系统的地震。废水系统的长度是124米(图18)。

首先,在AutoCAD软件开发相关的映射到Gorgan污水收集系统,以评估由于地震系统的受损程度。接下来,地图变成了GIS数据。2和10%危险分析地图调整航拍照片,然后纠正的进入GIS软件测量地震下的敏感性比最大的土地运动。

4.2。抽样方法和样本量

在当前的研究中,两种类型的数据,包括地震的地图分析和污水管道的代码。前者包括曲线与速度相关的垂直元素的潜在方法的重现期75年2% PGA和重现期475年PGA 10%估计使用寿命50年。

4.3。地图选择废水系统

Gorgan水和废水组织为研究者提供了地图包含管道以及文件的代码(数字19和20.)。然后,进入了GIS软件和改进的文件。

4.4。数据分析

研究变量包括管道的特点以及得出的地震速度调整地图的地震速度和城市污水系统(数据21和22)。

5。结果与讨论

原始数据被投入GIS软件作为输入,和两个输出数据。数据23和24说明了管道使用的受损程度Hazus基于两个不同的地震速度,即PGA PGA分别持股2%和10%。

数据25和26给信息损伤的程度根据VI方法在两个不同的地震。

6。结论

HAUS和VI方法比较表明,前者提供更准确和详细的数据,所以它使当局能够做出更好的决策推动和规划结构和发现他们的容易点。此外,由于该方法有助于找出损伤结构的程度将会遭受地震发生后,重建过程将是快速、准确地完成。

考虑这一点,该地区一直是地震多发,审核获得数据地图显示高水平的损害。地图显示第一个预测当前的研究,也就是说,废水系统的敏感性发生地震,所以关注的必要性存在管道替换为更强的抵抗力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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