沉陷作用下埋地管道的应力和变形分析

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埋地管线作为城市地下工程的重要设施之一,其自身的安全运行直接影响着人们的正常生活和生命财产,因而对埋地管线的研究显得尤为重要。本文首先介绍了导致场地发生沉陷的各种原因以及由于场地沉陷给管线带来的的危害作用,查阅了相关文献资料,归纳总结了国内外专家学者对场地不均匀沉降下埋地管道变形研究的相关理论经验,简单介绍了分析埋地管线的几种研究方法,在此基础上,对有限元基本理论和大型有限元软件ADINA做一简单的介绍。  本文第四章利用弹性地基梁法对于沉陷作用下埋地管道的研究分析,将管道跨越区分为沉陷区和非沉陷区,非沉陷区管道的变形可利用弹性地基梁模型模拟推导出其挠曲线方程,沉陷区管道变形可模拟成三次曲线方程,然后利用边界条件,求得沉陷区管道的内力和位移方程。最后通过实例,分析其结果表明:管道的最大应力位于沉陷区与非沉陷区交界面处,且沉陷区管道的最大应力主要由管道内压产生的轴向应力与沉陷作用产生的弯曲应力和轴向应力共同组成,非沉陷区管道主要承受内压产生的轴向应力,故管道内压的影响必须考虑;沉陷量、沉陷区宽度、管径、埋深是影响沉陷区管道变形的主要影响因素,沉陷量、沉陷区宽度的影响最大,而埋深主要影响管道的轴向应力,对弯曲应力基本无影响。本文第五章基于管土非线性接触模型分析方法的基本理论,利用大型有限元分析软件ADINA,进行数值模拟分析。将管道模拟成壳单元,对土体进行实体单元划分,在管土交接面处施加接触单元来模拟管土的相互作用,用接触单元模拟管道与土的结合面,建立非线性管土接触模型,对管土相互作用体系进行数值模拟,探讨沉陷作用下埋地管道的应力和变形,最后通过模型分析了影响管道变形破坏的影响因素,得出了与弹性地基梁法分析相一致的结论。  本文最后通过分析总结,得出了一些对工程有益的结论及建议,提出了沉陷作用下埋地管道变形分析中需要进一步研究和探讨的问题和对该方向的一些展望,为沉陷区埋地管道的研究提供了一定的理论依据。
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