地下燃气管道安全埋深探究

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1、地下燃气管道安全埋深探究　　摘要：基于上海软土地基，考虑道路移动荷载和极端荷载组合作用，利用大型有限元分析软件ABAQUS进行管道的弹塑性分析，不断改变管道的埋深，得出不同埋置深度的管道在上部组合荷载作用下与周围土体的应力场和应变场，从而确定管道的安全、经济埋深。关键词：弹塑性分析；软土地基；组合荷载；安全埋深中图分类号：TE973文献标识码：A文章编号：ResearchonSafetyBuriedDepthforUndergroundGasPipelineFengwei-zho1.ShanghaiUniversity2.Wux

2、iBinhuConstructionProjectQualitySupervisionStationAbstract:BasedonSoftGroundinShanghai,consideringthecombinedeffectofmovingroadloadandextremeload,thisarticlegivesanelastic-plasticanalysisofpipelinebyusingthesoftwareABAQUS.Throughasuccessivevariationofpipeline’sburied

3、depth,strainfieldsandstressfieldsofsurroundingsoilsareobtainedunderthecombinedload,thustoensurethesafetyand8economyofpipeline’sburieddepth.Keywords:elastic-plasticanalysis;softground;combinedload;safetyburieddepth一、前言随着城市化进程的不断推进，人们物质生活、精神生活水平的不断提高，燃气、自来水、电力、通信等各种需求也

4、在日益增加，这就需要各种输配管线作为输送工具，将各种生活必需品运送至挨家挨户，复杂交错的城市输配管网由此形成，其安全性问题也逐渐为人们所关注。82009年12月5日下午，上海市虹口区西安路地下煤气漏入民宅造成2死23伤。据现场调查，被拆下的管道锈迹斑斑，除了爆裂处的裂痕外，还有一条清晰可见的10厘米长的裂痕。燃气管道安全埋设问题正如西安路此处埋设管道浅而周围建筑使用年龄已久的类似情况再次引起社会广泛关注，影响管道安全性的因素很多，任何一种因素都可能导致管道的受力破坏，因此选择一个合适的埋置深度，确保其可以安全稳定地完成把燃气、自

5、来水的运输，避免无关的人员伤亡和财产损失，显得尤为重要。同时，事先确定一个合理的埋置深度，在道路修建碾压路面之前完成管道的埋置工作，可以避免由于需要埋置管道而造成路面的再次开挖，确保路面的压实度，延长道路的使用寿命，缩短施工工期，减少不必要的工程纠纷。此外，在满足路面、管道、地基等受力安全的情况下，尽量减少管道的埋深，既可以减少施工时不必要的人力物力消耗，又可以方便运营后管道的定期检修和维护。所以，管道安全埋深的最优化研究具有重大的社会和经济意义。早在二十世纪七十年代，从Newmark[01]首先对地下管道进行了震动研究开始，管

6、道安全的研究一直在发展中，理论和模型也日趋完善和精确。移动静荷载模型在分析管道的纵向力学性状时采用较多，目前对于车辆荷载作用下埋地管道的动力响应问题，几乎全部是将移动车辆荷载简化为沿直线移动的恒定点源荷载来分析半无限均质弹性地基上梁的振动问题来考虑[02]。虽然随机动荷载模型能够较为真实的反映实际路面的荷载状况，但是当试图以车辆随机动荷载作为外部激励来求解路面结构或埋地管道的随机振动响应时，由于模型的复杂性往往会给理论分析或数值计算带来很大困难[03-10]，所以至今没有人研究上部随机的汽车移动荷载作用下管道的安全埋深问题。本文

7、通过不断改变管道的埋深，研究管道上方移动荷载（移动的车辆、人群等的组合）的管道和周围土体的应力场和应变场，从而确定管道的安全、经济埋深。二、取用的计算荷载根据公路规范，取用计算荷载如下：1.8正常荷载主要考虑地面上各种可能工况，即：q=0.02Mpa，0.04Mpa，0.06Mpa，0.08Mpa，0.1Mpa，0.2Mpa，七个级别地面荷载。2.极端荷载主要考虑道路地面最大通过车辆的荷载，荷载分布见图1—图3.图3车辆荷载横向布置图图中，轴重力单位：KN；尺寸单位：m。3.在上部各种荷载工况下，基于弹塑性力学原理及数值模拟，计

8、算分析管道在最不利工况下的应力应变，从而得到管道的安全埋深。以最不利的工况为在各级极端荷载下，分别考虑管道在施工期、完建期、正常使用期、检修期等各种工况下的管道力学行为。管道壁厚12mm,管道内径800mm，管道埋深：用管道顶到地面用1米，1.5米,2.0米。三