橫向行波效應(yīng)激勵(lì)下埋地油氣管道地震響應(yīng)振動(dòng)臺試驗(yàn)研究

代建波，胡成濤，王 利，張貴迪

(1.西安石油大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安 710065；2.陜西中立檢測鑒定有限公司 技術(shù)中心，西安 710077)

埋地油氣管道在我國分布范圍很廣，跨越多個(gè)省區(qū)，其中有相當(dāng)一部分區(qū)段位于地震多發(fā)區(qū)或高地震烈度危險(xiǎn)區(qū)。由于埋地油氣管道長期處于固-液/氣耦合狀態(tài)及腐蝕介質(zhì)的侵蝕中，且運(yùn)輸線路長、軸向剛度低，經(jīng)過的場地條件復(fù)雜，在地震作用下極易產(chǎn)生震害，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)、泄露、爆炸等次生災(zāi)害[1]。

地震波的傳播過程具有行波效應(yīng)，即由于經(jīng)歷不同的介質(zhì)條件等因素，導(dǎo)致傳播到空間各點(diǎn)的地震動(dòng)具有一定的時(shí)間差，使得地震波在結(jié)構(gòu)各點(diǎn)引起的振動(dòng)存在差異。在現(xiàn)行的抗震規(guī)范中，均采用一致地震動(dòng)輸入對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析，但埋地油氣管道為無限長的線性結(jié)構(gòu)，若仍以一致地震輸入進(jìn)行分析，勢必得到過于保守或危險(xiǎn)的結(jié)論，因此需要研究埋地油氣管道在考慮行波效應(yīng)地震激勵(lì)下的抗震安全性[2]。

模型結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺試驗(yàn)是研究埋地油氣管道抗震最有效的試驗(yàn)手段之一，能夠較為直接的了解管道及其周圍土場在地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)特性及規(guī)律[3]。孟海等[4-5]進(jìn)行了埋地管線非一致激勵(lì)振動(dòng)臺模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬分析，探討了管-土相互作用的模型，分析了模型土體在地震動(dòng)輸入下的非線性發(fā)展規(guī)律，探討了非一致激勵(lì)和一致激勵(lì)輸入下管道反應(yīng)的差異，建立了有效的管-土非線性動(dòng)力相互作用的力學(xué)分析模型和計(jì)算方法。西南交通大學(xué)的閆孔明等[6-7]進(jìn)行了非一致激勵(lì)下地下管線振動(dòng)臺試驗(yàn)，研究了三維非一致地震激勵(lì)作用下地下管線動(dòng)力響應(yīng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明深埋地下管線的存在對管線周圍土體和地表的地震響應(yīng)影響程度不同；在一致和非一致地震激勵(lì)下，管線的彎曲峰值應(yīng)變區(qū)別較大。上述研究利用雙臺振動(dòng)臺模擬了非一致地震激勵(lì)，但試驗(yàn)時(shí)采用的是分別放置在兩個(gè)振動(dòng)臺上的分離式非連續(xù)模型土箱，兩個(gè)振動(dòng)臺上土箱中間的管道露在空中，未能在土體中連續(xù)埋置，與實(shí)際情況有一定差異。韓俊艷等[8-10]開展了不同場地條件下埋地管道多點(diǎn)地震動(dòng)輸入的振動(dòng)臺試驗(yàn)，進(jìn)行了長輸埋地管道振動(dòng)臺試驗(yàn)中相似關(guān)系的選取研究和試驗(yàn)方案的研究，分析了一致和非一致地震作用下管道和場地地震響應(yīng)規(guī)律，但未考慮土體的層狀剪切效應(yīng)和管道運(yùn)行中所承受的內(nèi)部壓力。國外開展的管道振動(dòng)臺試驗(yàn)也很少，但開展了一些足尺管道原型試驗(yàn)研究，且主要針對斷層作用下管道振動(dòng)響應(yīng)方面的研究。Sim等[11]進(jìn)行了小直徑管道穿越垂直斷層的振動(dòng)臺試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)中同時(shí)施加斷層錯(cuò)動(dòng)和正弦波形式的振動(dòng)，結(jié)果表明在輪胎衍生骨料中安裝管道，在小錯(cuò)動(dòng)位移和低加速度水平加載下，管道所承擔(dān)的彎矩下降很多。O’Rourke等[12]利用大型土箱進(jìn)行了埋地管道走滑斷層足尺試驗(yàn)。結(jié)果表明非飽和砂土的吸力引起了對管道水平作用力的增長，法向力與摩擦力的耦合作用對管道軸向應(yīng)變有重要影響。Jalali等[13]開展了埋地鋼管受逆斷層作用的足尺實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，結(jié)果表明管道在逆斷層作用下呈S形變形，并且有局部屈曲發(fā)生。

本文在在總結(jié)學(xué)者管道振動(dòng)臺研究的基礎(chǔ)上，研發(fā)了可以實(shí)現(xiàn)土體雙向?qū)訝罴羟凶冃涡?yīng)及雙振動(dòng)臺行波效應(yīng)非一致地震輸入的雙向?qū)訝罴羟行瓦B續(xù)體模型箱，并且在試驗(yàn)前對管道進(jìn)行加壓，模擬管道的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以盡可能真實(shí)地模擬和分析埋地油氣管道在地震作用下的實(shí)際受力狀態(tài)，并采用兩種實(shí)際記錄地震波和一種人工地震波進(jìn)行管道在一致和行波效應(yīng)非一致地震激勵(lì)下的振動(dòng)臺地震響應(yīng)試驗(yàn)研究，探討橫向行波效應(yīng)地震激勵(lì)下埋地油氣管道地震響應(yīng)的變化過程，揭示其地震響應(yīng)特性及規(guī)律，并與一致激勵(lì)對比，分析行波效應(yīng)對埋地油氣管道地震響應(yīng)的影響。

1 試驗(yàn)概況

1.1 模型材料及相似比設(shè)計(jì)

根據(jù)相似理論和量綱分析以及現(xiàn)場的試驗(yàn)條件，本試驗(yàn)采用管道完備模型和模型土忽略重力模型，綜合考慮振動(dòng)臺的承載能力、間隔距離及長輸管道的特性后，確定模型管道尺寸相似比Sl為1/10，模型土的彈性模量相似比SE為1/4，模型管道與模型土的質(zhì)量相似比為1/1，詳細(xì)相似關(guān)系如表1所示。由于管道和土體的相似關(guān)系不統(tǒng)一，根據(jù)目前有關(guān)地下結(jié)構(gòu)地震時(shí)的響應(yīng)觀測以及模型振動(dòng)臺試驗(yàn)結(jié)果，地震作用下地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)很大程度上受周圍土體的影響和限制，故以土的相似關(guān)系進(jìn)行地震動(dòng)輸入[14]。

表1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗨票?/p>

試驗(yàn)管道長3 500 mm，截面尺寸為140 mm×3 mm，管道材料為L245直縫電阻焊鋼管，其力學(xué)性能如表2所示。管道兩頭進(jìn)行了加工封堵并留有加壓口，試驗(yàn)前在管道內(nèi)部施加8 MPa的氣壓以模擬油氣運(yùn)輸時(shí)對管壁產(chǎn)生的內(nèi)壓。

表2 鋼管力學(xué)性能

試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯敛捎蒙巴?，?jīng)過試驗(yàn)，其密度為1.78 g/cm3，含水率為14.1%，壓縮模量為15.09 MPa，黏聚力為10.6 kPa，內(nèi)摩擦角為28.5°，箱體內(nèi)部土體尺寸為3 760 mm×600 mm×800 mm。試驗(yàn)的管道與土體模型如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)管道和土體模型

1.2 試驗(yàn)土箱設(shè)計(jì)與制作

為了模擬地震波作用下土體產(chǎn)生的剪切變形以及管道在土體中的連續(xù)狀態(tài)，并要滿足兩個(gè)振動(dòng)臺對試驗(yàn)土箱產(chǎn)生的非一致振動(dòng)，研發(fā)了層狀剪切連續(xù)體模型土箱，土箱由9層獨(dú)立的框架疊合而成，每層框架由兩個(gè)U形框和兩個(gè)矩形桿件通過鉸接伸縮裝置連接，可以自由伸縮及轉(zhuǎn)動(dòng)。箱體總體尺寸4 000 mm×840 mm×944 mm。箱體主要分為三部分，左右兩部分放置到相距2 000 mm的振動(dòng)臺上，中間部分最底層兩端通過12個(gè)直徑為30.16 mm的牛眼滾珠質(zhì)點(diǎn)擱置在振動(dòng)臺面連接的底板上，用于承受中間箱體的整體質(zhì)量，也使中間段在振動(dòng)時(shí)可以自由伸縮，不對左右兩個(gè)振動(dòng)臺的運(yùn)動(dòng)發(fā)生限制。在箱體各層框架上部設(shè)置凹槽板，下部對應(yīng)位置設(shè)置牛眼滾珠，使得各層之間可以滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)在振動(dòng)時(shí)各層之間的剪切變形。經(jīng)測試，振動(dòng)臺在非一致地震動(dòng)輸入時(shí)，土箱可以模擬土體受到的左右及水平剪切變形。

為保證箱體的穩(wěn)定性，在箱體兩側(cè)設(shè)置限位板，限位板上設(shè)置滑槽以允許各層框架的滑動(dòng)，限位板和箱體框架通過螺栓連接。箱體中間段外側(cè)設(shè)有柔性限位拉繩，在L形板上開孔后焊接在長方形框架外壁，再通過限位拉繩將各層框架連接在一起。設(shè)計(jì)組裝好的模型土箱如圖2所示。

圖2 層狀剪切連續(xù)體模型土箱

1.3 試驗(yàn)測試方案及傳感器布設(shè)

為研究埋地油氣管道在一致及行波效應(yīng)地震激勵(lì)下的地震響應(yīng)規(guī)律和特征，在振動(dòng)臺激振過程中采集管道應(yīng)變、加速度及土體加速度響應(yīng)的數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)中，如果傳感器布置太多，大量的數(shù)據(jù)不易分析，傳感器太少又會丟失重要信息，因此，需要在某些關(guān)鍵部位測量結(jié)構(gòu)和土體的地震響應(yīng)。

為考察行波效應(yīng)激勵(lì)對埋地油氣管道長線型結(jié)構(gòu)的影響，在管道上共選取6個(gè)應(yīng)變反應(yīng)監(jiān)測面，在每個(gè)管道監(jiān)測截面的上各布置4個(gè)采集管道軸向應(yīng)變的電阻應(yīng)變片，共計(jì)24個(gè)電阻應(yīng)變片(S1～S24)；在管道上共選取5個(gè)加速度反應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)布置加速度傳感器(A1～A5)，在左右兩個(gè)振動(dòng)臺面上也各布置一個(gè)加速度傳感器(A6～A7)。管道上的應(yīng)變及加速度傳感器布置，如圖3所示。

圖3 管道上應(yīng)變及加速度傳感器布置

為考察行波效應(yīng)激勵(lì)對管道周圍模型土體的影響，在土體中共設(shè)置3個(gè)土體地震響應(yīng)監(jiān)測面，每個(gè)監(jiān)測面自下而上布置3個(gè)加速度傳感器，共計(jì)9個(gè)加速度傳感器，以監(jiān)測各層土體的加速度響應(yīng)情況。土體中的加速度傳感器布置如圖4所示，從左到右分別為第1～第3監(jiān)測面。

圖4 土體中加速度傳感器布置

1.4 振動(dòng)臺地震波輸入及加載工況

1.4.1 地震波的選取和輸入

本次振動(dòng)臺試驗(yàn)共選取兩條實(shí)際記錄地震波和一條人工合成地震波，實(shí)際記錄地震波分別為選取El-Centro地震波記錄、汶川地震波記錄。人工合成地震波為基于反應(yīng)譜，按照Ⅱ類場地，特征周期為0.35 s，應(yīng)用MATLAB軟件編制程序得到。3條地震波加速度時(shí)程波形如圖5所示。

圖5 地震波加速度時(shí)程曲線

在本次試驗(yàn)中，輸入的原始地震波加速度峰值按我國抗震規(guī)范的抗震設(shè)防烈度7度、8度、9度及9度罕遇對應(yīng)的加速度峰值0.1g,0.2g,0.4g及0.62g考慮，并根據(jù)表1中的土的相似關(guān)系進(jìn)行輸入加速度峰值、時(shí)間間隔、持時(shí)和頻率等的調(diào)整，調(diào)整后得到實(shí)際臺面輸入加速度峰值為0.25g，0.50g，1.00g，1.55g，El-Centro波、汶川波以及人工波經(jīng)相似關(guān)系換算后輸入地震波時(shí)長分別為8 s,20 s和12 s。通過振動(dòng)臺臺面輸入地震波時(shí)，按加速度峰值遞增規(guī)律進(jìn)行。為了考察地震傳播行波效應(yīng)的影響，非一致激勵(lì)時(shí)保持輸入地震波不變，兩個(gè)振動(dòng)臺輸入地震波時(shí)間延遲1 s。

1.4.2 振動(dòng)臺試驗(yàn)加載方案

本次試驗(yàn)在湖南科技大學(xué)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)與振動(dòng)控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水平雙向地震模擬振動(dòng)臺陣系統(tǒng)上進(jìn)行，該振動(dòng)臺可實(shí)現(xiàn)雙向四自由度加載，單臺面尺寸均為1 000 mm×1 000 mm，最大載質(zhì)量為50 kN，工作頻段為 0.1～50.0 Hz，水平向最大位移為±75 mm，峰值加速度2.00g，輸出波形為各種規(guī)則波、隨機(jī)波和模擬地震波。振動(dòng)臺陣系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集設(shè)備如圖6所示。

圖6 振動(dòng)臺陣系統(tǒng)及試驗(yàn)設(shè)備

為了盡量減小試驗(yàn)中多次振動(dòng)引起的模型累計(jì)損傷對試驗(yàn)結(jié)果的影響，采用逐級加載的方式。試驗(yàn)中地震波沿橫向(Y向)輸入，按烈度遞增，在每個(gè)烈度工況下將El-Centro波(代號E)、汶川波(代號W)以及人工波(代號R)依次輸入，具體試驗(yàn)加載工況如表3所示。

表3 振動(dòng)臺試驗(yàn)加載工況

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 管道應(yīng)變響應(yīng)分析

圖7為El-Centro波在一致與行波效應(yīng)地震激勵(lì)時(shí)，不同加載等級下管道各監(jiān)測點(diǎn)峰值應(yīng)變距管道左側(cè)邊界距離變化的曲線。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，一致與行波效應(yīng)地震激勵(lì)下，管道峰值應(yīng)變響應(yīng)均表現(xiàn)為沿軸向中間大，兩邊小。加載等級為1.00g時(shí)，管道兩側(cè)截面峰值應(yīng)變響應(yīng)變化不大，中間截面峰值應(yīng)變響應(yīng)增大明顯，且行波效應(yīng)激勵(lì)下管道中間截面的峰值應(yīng)變響應(yīng)更大。

圖7 El-Centro波下的管道峰值應(yīng)變曲線

當(dāng)加載等級到1.55g時(shí)，管道峰值應(yīng)變響應(yīng)的增加幅度減小，且行波效應(yīng)輸入時(shí)較一致激勵(lì)增加幅度更小。沿管道軸向峰值應(yīng)變曲線幾乎與加載等級1.00g時(shí)重合。由1.00g和1.55g管道峰值應(yīng)變較為相近且行波效應(yīng)激勵(lì)時(shí)更為接近分析可知，隨著加載等級的增加，管-土接觸面逐漸破壞，管-土間隙逐漸增大，管-土間發(fā)生滑移，管-土接觸面接近自由狀態(tài)，管道峰值應(yīng)變增加較小，且在行波效應(yīng)激勵(lì)下表現(xiàn)更加明顯。

相較于一致激勵(lì)，行波效應(yīng)激勵(lì)下管道的峰值應(yīng)變響應(yīng)更大，一致和行波效應(yīng)激勵(lì)下管道峰值應(yīng)變響應(yīng)均在距管道左側(cè)邊界2 050 mm監(jiān)測點(diǎn)處達(dá)到最大值，其值分別為49.665 με和60.881 με，行波效應(yīng)激勵(lì)時(shí)高出約18%。管道峰值應(yīng)變響應(yīng)沿管軸中間截面表現(xiàn)出非對稱性，分析其原因是由于土箱中土體剪切變形的非均勻?qū)ΨQ性導(dǎo)致管道受力的非一致性而引起。

2.2 管道加速度響應(yīng)分析

圖8和圖9分別為A1和A2監(jiān)測點(diǎn)處，El-Centro波在一致和行波效應(yīng)激勵(lì)下的管道加速度響應(yīng)時(shí)程曲線，兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)處管道加速度時(shí)程峰值，如表4所示。分析可知，在同一監(jiān)測點(diǎn)處，加載等級為0.25g時(shí)，一致和行波效應(yīng)激勵(lì)的加速度響應(yīng)時(shí)程曲線波形相似，隨著加載等級增大，到加載等級為1.55g時(shí)，波形相似性變差?？傮w來看，行波效應(yīng)激勵(lì)下管道加速度響應(yīng)增大較為明顯，且響應(yīng)曲線的多峰值特征明顯。這是由于隨著加載等級的增加，管道周圍土體發(fā)生不同程度破壞，土體剛度減弱，管-土滑移效應(yīng)明顯，且行波效應(yīng)激勵(lì)下土體對管道的約束作用更弱，各測點(diǎn)加速度峰值一致性變差，土體更早進(jìn)入非線性。

圖8 A1監(jiān)測面處的加速度時(shí)程圖

表4 A1,A2監(jiān)測面處的管道絕對峰值加速度

圖9 管道在A2監(jiān)測面處的加速度時(shí)程圖

2.3 土體加速度響應(yīng)分析

圖10為監(jiān)測面3處，一致和行波效應(yīng)El-Centro波地震激勵(lì)下，加載等級為0.25g和1.00g時(shí)，土體在不同深度的加速度時(shí)程曲線。由圖可知，不同深度的土體加速度時(shí)程曲線波形基本相似，隨著土層埋深自下而上，土體加速度響應(yīng)先減小后增大?？傮w來說，土體加速度響應(yīng)隨加載等級的增加而增加，且隨著加載等級提高，土體加速度響應(yīng)增大。加載等級為0.25g時(shí)，行波效應(yīng)激勵(lì)下土體峰值加速度的時(shí)程曲線與一致激勵(lì)基本一致，變化不大；加載等級為1.00g時(shí)行波效應(yīng)與一致激勵(lì)下的土體加速度響應(yīng)時(shí)程曲線波形變化較大，一致性變差，不同深度土體處的加速度響應(yīng)波動(dòng)范圍更大。

圖10 土體加速度時(shí)程圖

圖11為監(jiān)測面3處，不同地震波及不同加載等級時(shí)，一致與行波效應(yīng)地震激勵(lì)下各測點(diǎn)沿土體高度方向加速度放大系數(shù)的變化曲線，加速度放大系數(shù)取土體中測點(diǎn)的加速度峰值與臺面加速度峰值的比值。由圖可知，三種地震波輸入時(shí)表現(xiàn)出的加速度放大系數(shù)變化曲線形狀相似，均隨土體中測點(diǎn)距箱體底部距離呈現(xiàn)出先減小后增大趨勢，除靠近土體表面的加速度放大系數(shù)基本大于1外，其余各監(jiān)測面處的土體加速度放大系數(shù)均小于1，在不同加載等級一致激勵(lì)與行波效應(yīng)激勵(lì)下，El-Centro波輸入時(shí)土體加速度放大系數(shù)分別在0.58～1.17和0.55～1.35內(nèi)波動(dòng)；汶川波輸入時(shí)土體加速度放大系數(shù)分別在0.61～1.31和0.51～1.42內(nèi)波動(dòng)；人工波輸入下，土體加速度放大系數(shù)分別在0.59～1.30和0.55～1.32內(nèi)波動(dòng)。

圖11 不同高度處的土體加速度放大系數(shù)

各加載等級下，土體加速度放大系數(shù)均出現(xiàn)先減小后放大的情況，且行波效應(yīng)激勵(lì)下土體加速度放大系數(shù)曲線的變化幅度更大，這是由于箱體底部土體隨著埋深增加逐漸被壓實(shí)，土體剛度較大，土體受到層狀變形限制，加速度響應(yīng)較小，而距底部360 mm處，由于埋入了管道，對土體的振動(dòng)產(chǎn)生了制約，使得該處土體的加速度響應(yīng)最小，加速度放大系數(shù)表現(xiàn)為較底部更小。隨著高度上移，限制逐漸減弱，土體的加速度放大效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，而距底部650 mm處土體運(yùn)動(dòng)受到約束較小，出現(xiàn)土體峰值加速度大于臺面峰值加速度的現(xiàn)象，土體加速度放大系數(shù)大于1。說明土體結(jié)構(gòu)先壓實(shí)后逐漸發(fā)生破壞，土體的非線性特性越來越明顯，行波效應(yīng)激勵(lì)下，土體相對運(yùn)動(dòng)更大，加速度響應(yīng)更大，加速度響應(yīng)波動(dòng)范圍更大，更快發(fā)生破壞而進(jìn)入非線性階段。

2.4 管-土加速度時(shí)程對比研究

為對比分析土體加速度、管道加速度及臺面輸入地震加速度間的變化，探析土體與管道加速度變化間的聯(lián)系，選取不同激勵(lì)方式及加載工況下El-Centro波加速度時(shí)程，如圖12～圖15所示，其中管道加速度選取的截面為A3，土體加速度選取的監(jiān)測點(diǎn)為M22，表5給出管道-土體分別在A3和M22測點(diǎn)的加速度峰值。

表5 管道和土體中典型監(jiān)測點(diǎn)加速度時(shí)程峰值

圖12 0.25g時(shí)管道-土體加速度時(shí)程圖

圖13 0.50g時(shí)管道-土體加速度時(shí)程圖

圖14 1.00g時(shí)管道-土體加速度時(shí)程圖

圖15 1.55g時(shí)管道-土體加速度時(shí)程圖

由圖可知，加載等級為0.25g時(shí)，土體加速度與管道加速度基本一致，而到了加載等級為1.55g時(shí)，管道加速度明顯大于土體加速度，一致激勵(lì)與行波效應(yīng)激勵(lì)分別高出約12%和21%，但加速度波形基本一致。隨著加載等級的增大，土體和管道加速度均呈上升趨勢，且土體加速度與管道加速度間差值逐漸增大，二者間非一致運(yùn)動(dòng)逐漸明顯。說明隨著加載等級增加，土體剛度弱化，振幅增大，管道與周圍的土體振動(dòng)一致性減弱，管道受周圍土體的約束力降低，管道的自振特性表現(xiàn)更為明顯。

3 結(jié) 論

本文基于埋地油氣管道地震響應(yīng)振動(dòng)臺陣試驗(yàn)，研究了橫向一致地震和行波效應(yīng)地震激勵(lì)下埋地油氣管道和周圍土體的應(yīng)變響應(yīng)、加速度響應(yīng)特性及其變化規(guī)律，主要工作和結(jié)論如下：

(1)對埋地油氣管道振動(dòng)臺陣試驗(yàn)進(jìn)行了研究，研發(fā)了雙向?qū)訝罴羟行瓦B續(xù)體模型箱，設(shè)計(jì)了測試方案。試驗(yàn)結(jié)果表明，研發(fā)的模型土箱能夠滿足行波效應(yīng)地震激勵(lì)和土體連續(xù)雙向?qū)訝罴羟凶冃蔚囊?，試?yàn)方案合理可行。

(2)管道峰值應(yīng)變響應(yīng)沿軸向均表現(xiàn)為中間大，兩邊小，隨著加載等級的提高，中間截面峰值應(yīng)變響應(yīng)有較大增幅，且行波效應(yīng)激勵(lì)下增幅更大，但在加載等級為1.55g時(shí)相對增幅變小，響應(yīng)曲線與加載等級1.00g時(shí)比變化不大。說明隨著加載等級增大，管-土接觸面間隙增大，接觸面接近自由狀態(tài)，導(dǎo)致峰值應(yīng)變曲線增加幅度不大

(3)管道加速度響應(yīng)時(shí)程在低加載等級時(shí)波形曲線相似，隨著加載等級提高，響應(yīng)增大，且行波效應(yīng)激勵(lì)下管道加速度響應(yīng)增幅更大，響應(yīng)曲線的多峰值特征明顯。說明管道周圍土體剛度減弱，且行波效應(yīng)激勵(lì)下土體對管道的約束作用更弱，土體更早進(jìn)入非線性。

(4)土體加速度響應(yīng)隨加載等級提高而增大，但隨著土層埋深自下而上，土體加速度響應(yīng)表現(xiàn)為先減小后增大；距箱體底部距離650 mm測點(diǎn)處的加速度放大系數(shù)大于1，其余監(jiān)測點(diǎn)均小于1。行波效應(yīng)激勵(lì)下，不同深度土體處的加速度響應(yīng)波動(dòng)范圍更大。說明土體中埋入管道后，對土體加速度響應(yīng)產(chǎn)生了影響。

(5)隨著加載等級的提高，管道加速度響應(yīng)逐漸大于周圍土體加速度響應(yīng)，且在行波效應(yīng)激勵(lì)時(shí)，增大更加明顯。說明隨著加載等級增加，尤其是在行波效應(yīng)激勵(lì)下，土體剛度弱化，管道受周圍土體的約束力降低，管道自身的振動(dòng)特性表現(xiàn)更為明顯。