原文传递
砂土地基中管道V-H平面内管-土相互作用研究
| 论文题名： | 砂土地基中管道V-H平面内管-土相互作用研究 |
| 关键词： | 埋地管道;管-土相互作用;大变形有限元分析;修正Mohr-Coulomb模型;承载力系数;土弹簧;承载力包络线;有限元分析 |
| 摘要： | 管道作为重要的油气资源运输通道和城市生命线工程的重要组成部分，其安全可靠运行必须得到保障。在永久地面位移(PGD)和运营期荷载作用下，管道和地基土之间会发生相对运动可造成管道受损甚至破坏。管土之间存在明显的相互作用，这是管道力学响应的关键影响因素，因此有必要对其进行深入研究以提高对管-土相互作用的认识，同时为管道设计提供参考。 本文研究的主要目的是揭示中密至密实砂土中埋地管道在竖向-横向空间中的管-土相互作用机理和规律。为了达到此研究目的，本文选用了修正Mohr-Coulomb(MMC)砂土本构模型，对埋地管道在较密实砂土中的相对运动进行了大变形有限元分析，研究了不同管道运动模式下砂土地基的破坏模式以及管-土相互作用传力模型，探讨了管道直径、埋深比和砂土相对密实度的影响。 MMC模型能有效模拟密砂的软化和剪胀行为，这对合理模拟密砂中的管-土相互作用十分重要，同时MMC模型在商业软件中的实现相对容易。对管道竖向抬升和横向运动时管-土相互作用的研究表明，土体的破坏模式随埋深比的增加在发生变化，但都可大致分为三类。规范建议的竖向（向上）和横向承载力系数计算公式适用于埋深比较小的情况，在较大埋深比时需要进行修正，管道尺寸对承载力系数的影响应加以考虑。本文给出了竖向和横向土弹簧双曲线模型的参数和屈服位移取值建议。随后进一步对管道斜向运动时的管-土相互作用进行了研究。研究发现斜向承载力系数与倾斜角有很强相关性，斜向管-土相互作用耦合效应明显。根据数值模拟结果得到了砂土地基的承载力包络线方程，浅埋和深埋时的包络线形状有差异。 |
| 作者： | 颜宗顺 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 刘华北 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
