基于大面积地表荷载作用下埋地管线的应力分析

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1、天津大学硕士学位论文大面积地表荷载作用下埋地管线的应力分析姓名：刘力伟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：闫澍旺20051201中文摘要围海造陆工程已经成为沿海地区缓解土地供求矛盾、扩大社会生存和发展空间的有效手段，具有巨大的社会和经济效益。围海造陆工程导致地表荷载的增加，对埋地管线的安全运营造成威胁。当管线两端有约束，上部作用均布荷载时，管线中将产生很大的挠曲变形；当埋地管线两侧受到不同的附加压力时，由于压差的存在使管线发生了弯曲变形，弯矩的产生可能导致管线的破坏。本文的依托工程为：天津临港工业区围海造陆工程。根据

2、埋地管线的受力特点和实际工况，本文首先采用了弹性地基梁的“短梁初端参数法”对渤西管线的应力和变形进行了分析计算，根据管线的埋深条件对边界条件和荷载进行了正确的处理，完成了荷载从三维向二维的转换，对不同的荷载作用形式和不同的边界条件分别进行了计算，并求得了管线的位移、弯矩及剪力方程，并绘制了位移、弯矩及剪力方程曲线，曲线之间具有一一对应的关系，说明计算的正确性。计算了管线所受的最大应力，并对影响因素进行了定性和定量的分析。在短梁的计算方法的基础上，采用了有限元的方法，应用大型通用有限元软件ANSYS对无限长管线进行了应力和变

3、形分析，得到了理想的结果，计算的理论规律、数值结果、影响因素分析达到了与“短梁计算方法”的拟合。两种计算方法结果的正确性及很好地拟合，说明了对边界条件处理的正确性及理论选择的合理性，可供管线维护设计人员参考。关键词：埋地管线附加应力弹性地基梁有限元强度ABSTRACTThereclamationengineeringhasbeenallefficientmethodtoalleviatetheconflictbetweenthesupplyandtheneedoflandl'esouro∞andextendspaceont

4、hecoastal，whichalsohashlJgcsocialandeconomicperformance．Butitwillleadtotheincreasingofloadontheearth’Ssu血眈andthreatenthesafetyofundergroundpipeline．Whenthepipelineiscons仃ainedatthetwoends，andundergoingtheequalpressure，itwillbringgreatbendanddistortion；whenaburiedp

5、ipelineundergoesthedifferentadditionalpressure,itwilldistortandbecomedeformedduetothepressuredifference．Theinducedbendingmomentmayleadtodestructibilityofthepipeline．ThispaperisbasedontheengineeringintheharborindllstryareaofTianjin．Accordingtothetraitofstrengththat

6、thepipelineundergoesallaroundandactualstatusofengineering,firstthesolutionsofinitialpoimparametersoftheelasticfoundationbeamistakentoanalyszethestressoftheBoxipipeline．Accordingtoconditionsthatthe#pelmeisburiedinthesoil，boundaryconditionsaredealtwithcorrectly,andt

7、hestyleofloadistransferredfromthre睁-dimensionaltotwo-dimensional，thedifferentstylesofloadsandboundaryconditionsarecalculatedrespectively．Theequationsofdisplacement，shearforceandbendingmomentofthepipelineareobtained，andthecharacteristicchivesaredrawn．Thecalculation

8、resultsshowthattheCUl'Ve$arerelatedwellwithoneanother,whichexplainthecalculationiscorrect．Andthemaximumofstressiscalculated,thefactorofeffectisanalyzed．