浅议交通荷载作用下埋地管道的力学性状分析

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1、浙江大学硕士学位论文交通荷载作用下埋地管道的力学性状分析姓名：李洵申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：张土乔20040101交通荷载作用下埋地管道的力学性状分析摘要随着城市化进程的加快，交通和市政公用事业发展日益迅速，管道的应用越来越广泛。同时，受地理条件和工程实际的限制，许多管道都敷设在软土地基中。埋在软土地基中的管道，受上部覆土荷载及车辆荷载的作用，容易产生纵向弯曲以及过大的变形，致使管道失稳，在虽薄弱处产生破裂而导致渗漏甚至爆管事故，影响国民经济和日常生活的正常进行，会带来严重的经济和社会损失。有鉴于此，本文对交通荷载作用下埋地管道的力学性状

2、进行了计算和分析。主要内容有：1．根据交通荷载的作用次数以及管道与道路的空间位置，提出了三种交通荷载模型，即长期均布荷载、移动恒载和稳态简谐荷载；分析了常用的两种地基模型一线弹性模型和修正剑桥模型，并选择了线弹性模型作为本文的地基模型；考虑到钢管的应用现状和前景，选择钢管作为研究对象；从法向和切向对管一土相互作用模型进行了探讨。2．对三种不同的交通荷载作用下管道的Mises应力和竖向位移进行了三维计算和分析。当交通荷载为长期均布荷载时，讨论了各相关因素，包括管道埋深、管径、地基变形模量、地基泊松比和车辆轮压大小分别对管道Mises应力和竖向位移的影响；当

3、交通荷载为移动恒载时，计算并分析了车辆行驶过程中管道Mises应力和竖向位移的变化规律，讨论了车速和车辆轮压对这两个管道力学性状的影响；当交通荷载为稳态简谐荷载时，计算并分析了荷载作用时间内管道Mises应力和竖向位移的变化规律，讨论了车速和车辆轮压对管道力学性状的影响。3．对三种交通荷载下管道的竖向位移进行了二维计算和相关分析讨论，以此作为对三维分析的参考。4．根据二维分析和三维分析的结果，分别将不同因素对管道的影响、长期均布荷载和移动恒载对管道的影响、二维和三维分析对管道竖向位移的影响进行了对比分析。5．参考平面和三维分析所得的结果，提出了在工程设计

4、和施工中宜采取的管道防护和基础处理措施。本文提出的研究方法和成果，将为交通荷载作用下埋地管道的力学性状问题的进一步研究提供一定的理论依据和参考作用。关键词：交通荷载管道竖向位移Mises应力AnalysisonMechanicalCharacteristicsofPipelinesBuriedinSoftSoilUnderTransportationLoadsAbstractWiththeincreaseofurbanizationprocess，transportationandmunicipalutilitieshavearapiddevelopme

5、nt，andtheconstructionofpipelinesbecomesmoreandmorebroad．Atthesametime，constrainedbygeologicconditionandengineeringpractice，manypipelineshavebeenburiedinsoftsoil．Undertheloadsofupsidesoilandvehicles，thosepipelinesburiedinsoftsoilarepronetoproducelongitudinalbendingandoverlargedefo

6、rmation，thesetwoinfluenceswillcausepipelinestolosestabilityandtoproducebreaksintheweakestparts，whichwillleadtOleakageandevenblowout．Theseaccidentswillinfluencenormaloperationofnationaleconomyandpeoples’dailylives，andbringseriouseconomicandsocialdamages．Therefore，inthispaper,theme

7、chanicalcharacteristicsofburiedpipelinesundertransportationloadsarecalculatedandanalyzed．Themaincontentsareasthefollowing：1．Accordingtothefunctionarytimesoftransportationtimesandspatiallocationbetweenpipelinesandroads，threekindsoftransportationloadmodelsareputforward，i．e．10ng—ter

8、mevenlydistributedload，movableinvariable