大直径回填钢管管土相互作用研究

发布时间：2021-05-11 20:54

　　目前国内水利水电行业回填钢管的设计主要参考给排水行业规范,但其管径远超出给排水管道,研究大直径回填钢管管土相互作用,完善回填钢管结构设计理论,是当前亟待解决的重要课题.本文建立大直径回填钢管有限元计算模型,假定土体遵守Drucker-Prager屈服准则,钢管与土体交界面采用面-面接触单元,分析了管空、充水和满水工况下管土接触状态、钢管变形、土体位移和管周土压力,并探讨了管径和管土间摩擦系数对管土相互作用的影响.结果表明:管土接触状态在管顶、管腰和管底通常处于黏合状态,胸腔和腋部区域易发生滑动;钢管竖向和水平变形量并不完全相同,充水工况对钢管变形最为不利,满水工况较为有利;管顶土体位移受钢管变形的影响呈"U"形分布,即中间大、两侧小;管周土压力分布在管空和充水工况下较为相似,满水工况下会发生较大变化,土压力在土层交界附近会出现突变现象,其分布形式与Spangler模型存在较大区别;管径增大后,管内水体重力对钢管受力和变形更为不利,故大直径回填钢管设计时应考虑充水工况下的钢管变形;管径越大,管顶土压力平均值越接近棱柱荷载,钢管胸腔到顶部之间土体对管顶土压力影响越显著;管土间摩擦系数对管土... 

【文章来源】：天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2020,53(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
1 计算模型及理论
    1.1 有限元模型
    1.2 Drucker-Prager屈服准则
    1.3 摩擦接触模型
    1.4 Spangler模型
2 结果分析
    2.1 管土接触状态
    2.2 钢管变形和土体位移
    2.3 管周土压力
3 管径敏感性分析
    3.1 钢管变形
    3.2 管周土压力
4 管土间摩擦系数敏感性分析
5 结语


【参考文献】：
期刊论文
[1]缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究[J]. 苏凯,杨子娟,伍鹤皋,周利,石长征.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[2]考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究[J]. 苏凯,张伟,伍鹤皋,石长征.  水利学报. 2016(08)
[3]考虑粗糙度的黏性土-结构接触面力学特性试验[J]. 陈俊桦,张家生,李键.  四川大学学报(工程科学版). 2015(04)
[4]输油管道土压力影响因素有限元分析[J]. 周正峰,苗禄伟,梁斌.  中外公路. 2014(05)
[5]机坪输油管道荷载附加应力分析[J]. 周正峰,凌建明,梁斌,黄崇伟.  同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[6]深水海底管道全尺寸压溃试验及数值模拟[J]. 余建星,卞雪航,余杨,杨源,王永更.  天津大学学报. 2012(02)
[7]输油管道土压力分析[J]. 周正峰,凌建明,梁斌.  重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]沟埋式输油管道管土相互作用分析[J]. 黄崇伟.  公路工程. 2011(02)
[9]Drucker-Prager准则参数特性分析[J]. 刘金龙,栾茂田,许成顺,王吉利,袁凡凡.  岩石力学与工程学报. 2006(S2)

硕士论文
[1]埋地管道周围土压力分布规律的试验研究[D]. 李永刚.河南工业大学 2017



本文编号：3182090