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以陕西西安市政工程中SRTP埋地管道30°斜交穿越地裂缝带为工程背景,基于足尺模型试验和数值模拟计算,研究了地裂缝沉降作用下埋地管道的变形与受力特点。结果表明:地裂缝沉降作用下,SRTP埋地管道沉降位移明显小于或滞后于地层变形,其沉降变形特征具有明显的"衰减效应";地裂缝作用下,SRTP埋地管道受力变形模式为拉张-挤压弯曲变形模式,位于地裂缝上盘的管道顶部受压应力、底部受拉应力,而位于下盘的管道顶部受拉应力、底部受压应力,具有反对称现象,SRTP埋地管道适应地裂缝大变形的能力较强;地裂缝沉降作用对SRTP埋地管道的纵向影响长度为3.0m,即上盘1.8m和下盘1.2m,在此范围内管道需要采取适当保护措施;地裂缝沉降作用下,管道沿纵向可划分为3段,即上盘沉降段、脱空段和下盘翘曲段,其中,脱空段范围约为1.2m。 相似文献
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混凝土管道在我国排水管网中广泛应用,受管道自身质量、施工质量和外荷载过大等因素的影响常产生 结构性破坏,其中较典型的结构破坏形式之一便是产生纵向裂缝.对混凝土管道进行结构性修复设计时,需要确 定管道破坏时的土荷载,综合考虑管道和土体的相互作用,目前国内外尚无这方面的研究.分析了管道新建、使 用、破坏３个阶段的土荷载变化规律,建立混凝土管道破坏后土荷载模型.建立的模型中管顶土荷载按土柱荷载 计算,管底土荷载按均布荷载计算,管侧荷载等于静止侧向土荷载与三角形分布荷载之和,并根据新建立的模型 计算管壁环向内力系数,为混凝土管道非开挖结构性修复设计提供参考. 相似文献
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基于热流固耦合作用,推导输油管道轴向应力表达式,利用ANSYS Workbench建立土—管—油三维有限元模型,采用时程分析法,考虑温度场和热流固耦合因素影响,分析埋地输油管道地震响应,得出埋地输油管道在地震激励作用下的变形特征及动力时程曲线.结果表明:埋地输油管道在X向激励作用下比Y向与Z向轴向应力峰值提高14.9％;温度场对轴向应力影响略微增大,峰值应力提高2.5％;热流固耦合场对管道影响明显,热流固耦合下频率降低89％ 以上,轴向应力峰值增大46％.该结果为严寒地区埋地输油管道设计提供技术支持. 相似文献
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顶管润滑泥浆在施工中与周围地层发生相互作用,起到支撑和填充超挖量造成的环状间隙作用以及润滑减阻的效果,然而过大的泥浆压力会对周围土体及地下结构产生附加应力。为了建立顶管施工润滑泥浆压力引起的土体附加应力计算模型,假设润滑泥浆与周围土体的相互作用形成泥膜,在考虑土拱效应的基础上,采用弹性带圆孔平板受内压平面应变模型求解土体在注浆压力作用下的应力解析公式。分析得出注浆压力引起的竖向和水平附加应力都关于管道中心对称,附加剪应力关于管道中心反对称,附加应力最大值位于隧洞内壁。 相似文献
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长输油气管道极易受到多种地质灾害影响,容易造成管道暴露、悬空,甚至断裂,严重威胁管道的安全。由于管道的失效过程受多种不确定性因素影响,因此,研究地质灾害作用下悬空管道的失效风险对管道的安全可靠运行具有重要的现实意义。为此,以黄土湿陷灾害为例,采用弹性地基梁模型对黄土湿陷作用下的悬空管道进行了受力分析,并基于信息熵理论提出了应变能熵的概念,建立了管道失效概率评价模型,得到了管道失效概率与黄土湿陷深度之间的关系,同时探讨了黄土湿陷长度与管道内压的变化对管道失效概率的影响。结果表明:①管道应变能熵能够全面反映管道在外力作用下的安全状态并能够对管道的失效风险进行定量评价;②与黄土湿陷后管道悬空长度相比,管道内压的变化对失效概率的影响相对较小,降低黄土湿陷后管道的悬跨长度可以大幅度降低管道的失效概率。 相似文献
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针对矩形顶管上竖向土压力计算模型研究较少的现状，借助Terzaghi土压力计算理论，结合矩形顶管工程特点建立了考虑注浆作用的矩形顶管竖向土压力计算模型，提出了改进的竖向土压力计算公式；依托苏州某矩形顶管工程中竖向土压力实时监测数据，探究了其变化规律并验证了该计算公式的准确性。研究结果表明:土体中的剪切带从管道外壁两侧产生并沿竖直方向发展，且可贯穿至地表；临界状态下剪切带上的膨胀角完全发挥，以临界内摩擦角及其正弦值计算剪切带上的摩擦系数；不同的注浆压力下，管道上方可能出现“主动土拱”和“被动土拱”。计算值与实测值的对比分析表明，改进后的计算方法能够较好地包络矩形顶管竖向土压力范围。 相似文献
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【目的】研究波浪作用下位于水面上方的刚性平板所受冲击力特征,讨论数值计算结果与实验结果的差异。【方法】基于黏性流理论,采用有限体积(VOF)方法建立两相流数值波浪水槽模型,对潜堤地形上波浪传播变形和淹没水平圆柱在波浪作用下受力问题进行数值验证,对平板受波浪冲击作用进行数值模拟,通过平板下表面测点上点压力数值结果特征分析以及与前人实验数据对比,讨论结果差别原因,分析结果特征形成机理。【结果】潜堤地形上波浪传播变形的数值结果和前人实验数据吻合较好;对于波浪作用下平板的受力,相比前人实验数据,冲击力数值结果更大,且呈现出更稳定的周期性特征,沿波浪传播方向平板上的冲击力先增大后减小。【结论】建立的数值模型对波浪与结构物相互作用问题的模拟有高的精确性和稳定性。 相似文献
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岩溶含水层中的地下水是重要的可饮用水来源, 由于其复杂的水文地质特征, 采用数值模型分析和评价含水层中地下水环境极具挑战性。采用变饱和度流动方程描述含水层基质中的饱和-非饱和流动, 采用管道流方程描述岩溶管道中的层流及紊流流动, 基于流动解采用对流弥散方程分别描述基质与管道中的溶质迁移过程。根据相关实验数据以及MODFLOW-CFP程序的模拟结果对流动模拟的准确性进行验证, 并基于此开展了岩溶管道以及非饱和参数对地下水流动及污染物迁移影响的模拟。结果显示, 数值模型能很好地重现含水层中饱和区与非饱和区以及岩溶管道的地下水动态, 岩溶管道对含水层的渗流场产生了较大的影响。管道中快速流动的特性使得周围的水向其中汇集, 影响了局部流动场, 进而使得泄露的污染物质随水流进入管道, 快速向管道出口处(泉点)迁移, 突破曲线显示管道出口处的污染物浓度响应速度远快于基质中对应的位置, 非饱和参数对管道中污染物浓度的响应速率有着不同程度的影响。建立的模型完善了岩溶含水层中非饱和区地下水流动、污染物运移以及基质-管道流动与溶质运移耦合模拟等方面的工作, 加深了对岩溶含水层地下水动力学以及污染物迁移过程的认识, 对岩溶水文地质及地下水环境等方面具有重要意义。 相似文献