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上埋式地下管道横向力学性状研究

李小山

  管道周边土压力分布性状的分析奠定管道稳定性、强度和刚度计算的基本荷载的力学模型,而管道本身横截面应力的确定关系到生产实用的设计目的。本文基于弹性理论和有限元原理与方法,分析了上埋式地下管道横向力学计算方法和性状并探讨了上埋式地下管道的减荷等问题:(1)在分析现有几种典型的管道垂直土压力计算方法的基础上,探讨了影响垂直土压力的主要因素以及改进的方法;(2)分别通过弹性理论分析法和结构力学的方法,建立了地下管道柔性圆环和刚性管涵的横向静力计算方程,并应用在算例中,把所得结果和有限元方法所得结果进行对比分析;(3)考虑填土、管道和基础的共同作用、土体的非线性特性、初始应力场以及土体和管道的接触面因素的影响,利用有限元的思路,建立了地下管道横向力学有限元计算模型和方法,并且采用大型有限元分析软件Ansys,针对上埋式管道工程算例,得出了管周土压力以及管道横截面应力的分布状况和规律,并和理论值进行对比;针对施加柔性填料的上埋式管道工程实例,得出了减荷后的土压力分布,并和实测值进行了对比。通过工程算例和实例,分析所得的计算结果,验证了本文所建模型的合理性。(4)在上述力学分析的基础上,探讨了上埋式地下管道垂直土压的减荷措施和减荷材料,并采用本文建立的有限元计算方法,通过计算填埋柔性填料的上埋式地下管道减荷模型,对管道顶部平均竖向土压力、顶部平面内土体竖向应力分布、周边土压力分布以及管道周边位移场进行了分析。本文研究的方法和成果,将为地下管道以及管基加固的设计与施工、管道减荷、管道截面设计、管道安全性判别等提供了一定的方法和理论依据。……   
[关键词]:上埋式地下管道;横向力学性状;有限元;计算;分析;减荷
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2003年
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