压电陶瓷传感器的埋地长输管道动力响应监测-地震工程与工程振动.PDFVIP

第３９卷 第２期 地　震　工　程　与　工　程　振　动 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２ ２０１９年４月 　 ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＹＮＡＭＩＣＳ 　Ａｐｒ．２０１９ 文章编号：１０００－１３０１（２０１９）０２－０１５９－１０ ＤＯＩ：１０．１３１９７／ｊ．ｅｅｅｖ．２０１９．０２．１５９．ｔｉａｎｊｐ．０１７ 压电陶瓷传感器的埋地长输管道动力响应监测 田江平，董飞飞，徐晋东，廖　恒，杜国锋 （长江大学 城市建设学院，湖北 荆州４３４０２３） 摘　要：为监测埋地长输管道在冲击荷载作用下的动力响应，制作土箱－管道缩尺模型，将标定好的 压电陶瓷传感器粘贴在管道上进行冲击试验。根据压电陶瓷传感器输出的加速度值，得到埋地管道 在冲击荷载作用下的动力响应规律，并分析管道壁厚、管径、埋深、冲击高度等参数对管道动力响应 的影响。利用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对该过程进行非线性有限元模拟，将有限元分析结果与试验 结果进行对比，二者吻合程度较好。结果表明：在冲击荷载作用下，冲击高度增加，管道振动加速度 峰值增大；相同工况下，大管径和薄壁管道振动加速度峰值较大，管道覆土越深，管道振动加速度峰 值越小；压电陶瓷能够有效监测埋地管道的动力响应，为管道工程抗震设计和安全性评估提供参考 依据。 关键词：压电陶瓷传感器；冲击荷载；长输管道；动力响应；加速度 中图分类号：ＴＥ９７３　　　　　文献标志码：Ａ Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｂｕｒｉｅｄｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｐｉｐｅｌｉｎｅ ｂａｓｅｄｏｎｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓｅｎｓｏｒ ＴＩＡＮＪｉａｎｇｐｉｎｇ，ＤＯＮＧＦｅｉｆｅｉ，ＸＵＪｉｎｄｏｎｇ，ＬＩＡＯＨｅｎｇ，ＤＵＧｕｏｆｅｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ４３４０２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂｕｒｉｅｄｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｉｍｐａｃｔｌｏａｄ，ａｓｏｉｌｂｏｘｐｉｐｅ ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｉｓｍａｄｅ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓｅｎｓｏｒｉｓｐａｓｔｅｄｏｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｆｏｒｉｍｐａｃｔｔｅｓｔ．Ａｃ ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｌａｗｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒ ｉｍｐａｃｔｌｏａｄｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｉｐｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈａｎｄｉｍｐａｃｔｈｅｉｇｈｔ ｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍ ｐａｃｔｌｏａｄＵｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｌｏａｄ，ｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ ｉｍｐａｃｔｈｅｉｇｈｔ，ａ