拓宽路基下穿燃气管道承载特性研究

发布时间：2021-05-16 10:09

　　受早期道路修建时技术水平及经济水平等因素的限制,原有的道路已不能满足现有的交通需求,道路拓宽成为其解决办法之一。道路的拓宽,产生的最大问题就是新老路基间的不均匀沉降以及由此造成的一系列问题。尤其是当路基下埋设有各类管道如燃气管道等时,问题就变得更为复杂。目前针对拓宽路基下穿燃气管道承载和变形特点的理论研究尚欠不足。因此,本文拟通过理论分析和数值模拟并结合工程实例进行系统研究。对此问题首先对拓宽路基沉降进行探讨,并将其分为解析解法、数值模拟法、现场试验三个方面,针对埋地管道分析进行了总结。在已有研究成果基础上,根据弹性地基梁理论将管道视为置于文克尔地基上的弹性地基梁（即管道梁）,并对管道上方土体及车辆等荷载进行简化,将其等效为均布荷载,提出了拓宽路基下穿燃气管道力学分析模型。根据弹性力学基本原理推导了管道梁的基本微分方程并导出其解析解。另外,针对受任意均布荷载作用下的有限长梁,笔者通过对地基梁的边界条件进行分析,求出了五种不同工况下管道的位移及内力解析解,并通过算例分析了不同边界条件下弹性地基梁的沉降和内力变化规律。传统文克尔模型未考虑地基梁与地基的界面剪切变形,本文基于文克尔地基模型的... 

【文章来源】：湖南科技大学湖南省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 拓宽路基沉降研究现状
        1.2.2 管道分析研究现状
        1.2.3 基于地基沉陷的管道分析研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 本章小结
第二章 常用地基模型
    2.1 概述
    2.2 文克尔地基模型
    2.3 半无限体弹性地基模型
        2.3.1 平面问题
        2.3.2 空间问题
    2.4 双参数地基模型
        2.4.1 巴氏模型
        2.4.2 费氏模型
        2.4.3 符拉索夫模型
    2.5 黏弹性地基模型
        2.5.1 麦克斯韦模型
        2.5.2 开尔文模型
        2.5.3 麦金特模型
        2.5.4 伯格斯模型
    2.6 常用地基模型对比分析
    2.7 本章小节
第三章 理论模型的建立及分析
    3.1 模型基本假定
    3.2 荷载计算
        3.2.1 填土荷载
        3.2.2 汽车荷载
    3.3 理论推导
        3.3.1 长梁与短梁的划分标准
        3.3.2 无限长梁的计算
        3.3.3 半无限长梁的计算
        3.3.4 有限长梁的计算
    3.5 初始条件
    3.6 算例验证
    3.7 本章小结
第四章 考虑剪切变形的弹性地基梁微分算子级数法
    4.1 模型基本假定
    4.2 计算模型
    4.3 理论推导
        4.3.1 无载段解答
        4.3.2 有载段解答
    4.4 算例验证
    4.5 参数取值探讨及分析
        4.5.1 参数取值探讨
        4.5.2 参数分析
    4.6 本章小结
第五章 数值模拟分析
    5.1 工程概况
    5.2 ABAQUS基本介绍
        5.2.1 前后处理模块
        5.2.2 通用分析模块
        5.2.3 专用分析模块
        5.2.4 与第三方软件的接口模块
    5.3 土体材料本构模型的选取及介绍
        5.3.1 各向线弹性模型
        5.3.2 Mohr-Coulomb模型
    5.4 有限元模型的建立
        5.4.1 模型假定条件
        5.4.2 建模过程
        5.4.3 参数选取
    5.5 计算结果分析
        5.5.1 竖向位移分析
        5.5.2 应力分析
    5.6 理论计算模型
        5.6.1 荷载计算
    5.7 计算参数选取
    5.8 对比分析
        5.8.1 有限长梁计算结果分析
        5.8.2 考虑剪切作用时理论结果与有限元对比
    5.9 参数分析
        5.9.1 拓宽方式
        5.9.2 拓宽宽度
    5.10 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]拓宽路基稳定性及变形特性的影响因素分析[J]. 赖军,朱宏伟.  中外公路. 2018(04)
[2]基于区间参数的路基回弹模量计算方法[J]. 王雷,唐利民.  中外公路. 2018(01)
[3]土工格栅对路基拓宽分层填筑变形的影响研究[J]. 邓宇,孟宝华,章宁,王宁.  路基工程. 2018(01)
[4]基于弹性地基梁法的沉陷区埋地管道应力变形分析[J]. 朱彦鹏,赵忠忠.  甘肃科学学报. 2016(03)
[5]地基不均匀沉降作用下管线响应分析[J]. 李杨,李怀.  中外建筑. 2016(03)
[6]地面塌陷对城市地埋管线影响的试验研究及数值分析[J]. 巨玉文,吴际渊,贺武斌,白晓红.  太原理工大学学报. 2015(01)
[7]基于沉降测量的管道力学性状分析及误差评估[J]. 李素贞,彭兴华,李新亮.  湖南大学学报(自然科学版). 2014(09)
[8]滑坡带埋地管道力学强度分析[J]. 练章富,李风雷.  西南石油大学学报(自然科学版). 2014(02)
[9]天然气埋地管道沉降的有限元分析[J]. 李新慧.  岩土工程学报. 2013(S1)
[10]输气管道应力影响因素分析[J]. 沙晓东,陈晓辉,黄坤,卢思源,卢泓方.  天然气与石油. 2013(01)

博士论文
[1]软土路基双重非线性流—固耦合仿真分析与沉降预测[D]. 魏丽敏.中南大学 2005
[2]软土地基高速公路拓宽的沉降性状及处理研究[D]. 贾宁.浙江大学 2004

硕士论文
[1]软土地基上高速公路扩建工程变形特性研究[D]. 章定文.东南大学 2004



本文编号：3189505