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交通荷载作用下软土地基中管道的受力分析模型研究
| 论文题名： | 交通荷载作用下软土地基中管道的受力分析模型研究 |
| 关键词： | 交通荷载;软土地基;受力分析;模型研究;耦合作用 |
| 摘要： | 该文在总结、归纳、分析国内外关于管道受力分析的有关成果的基础上,提出了目前管道受力分析研究的重点和难点.文中基于基本假定,建立了长期均布交通荷载作用下管道的地基梁受力模型,分析了管道在静态载荷作用下的力学性状,并对支座形式、地基系数、管道刚度等影响因素进行了相关分析.管道与土体在动力下的相互作用是一个耦合系统问题,该文从荷载、土体、管-土整体三个方面深入探讨了动力荷载下管-土耦合系统的基本特征:随机性、动态变化性、耦合性、非线性等.荷载的作用,最终要通过土体介质的传递到达管道本身,从而使得管道发生力学性状响应,因此,文中以粘弹性理论为基础,通过数学变换、推导,提出了荷载在土体中的传播特性和计算方法,使得管道的动力激励部分问题得解.该文采用Eular-Bernonulli梁模型和Tomosimko梁模型对动力下Kelvin粘弹性地基中管道固有振动性状进行了分析,提出了各力学结果描述的解析式;并以Eular-Bernonulli梁模型为主,基于脉冲函数、振型迭加法等对管道在动力交通荷载作用下的管道响应问题提出简单便捷的解析算法;在管道受力结果的分析中,考虑管道响应输出的随机性,将管道响应用随机过程来描述其概率特征,使得结果描述更加真实准确.文中还将受交通荷载作用下的管道简化为多跨连续梁受力模型进行研究,应用结构力学方法分析了简谐交通荷载下管道受力响应的特征;并考虑参数变化的随机性,采用了摄动理论对管-土参变系统进行了其响应的概率特征描述,提出了简便的分析方法.应用数值技术可以有效的进行实际复杂情况的模拟,因此,文中对管道在恒定交通荷载和简谐荷载下管道的纵向以及横向受力特性进行了数值模拟计算,主要采用比较适合于土体计算的Abaqus软件进行,同时也对其各影响因素作了相关敏感性分析.该文基于管道的宏观受力损伤破坏机理,即考虑管道的激励和响应两个状态,主要运用了损伤理论、应力-强度干涉理论、参变理论等,并全面引入结构可靠度理论,将影响管道结构可靠性的各种因素均视为随机变量,寻求各变量的统计规律,从而确定管道结构的失效概率等参数,从而建立了管道在考虑线性损伤、损伤概率、模糊损伤失效等各种复杂的情况下的受力损伤可靠度分析模型,从另一个层面上对管道的受力破坏研究提出了解决途径. |
| 作者： | 吴小刚 |
| 专业： | 市政工程 |
| 导师： | 张土乔 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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