大口徑埋地管道結(jié)構(gòu)分析與安全評(píng)價(jià)研究.pdf

1、隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)在長(zhǎng)距離輸水工程以及城市管網(wǎng)中得到普遍應(yīng)用。超大口徑、超高工壓和超深覆土使得PCCP的制造、安裝和運(yùn)行受到諸多挑戰(zhàn)，本文針對(duì)超大口徑PCCP全壽命周期服役中的典型力學(xué)行為進(jìn)行研究，揭示了PCCP插口內(nèi)壁環(huán)裂形成機(jī)理及相關(guān)抗裂措施、全壽命復(fù)雜荷載下結(jié)構(gòu)響應(yīng)、三種不同斷絲效應(yīng)下管道極限承載能力和失效模式。主要研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)方面：
　?。?）建立PCCP三維非線性有限元模

2、型，模擬管道在制作、吊運(yùn)以及堆放過(guò)程中的典型受力工況，獲得了管道的力學(xué)響應(yīng)和損傷演化行為。揭示了超大口徑PCCP插口環(huán)裂的形成機(jī)理：管芯在纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲時(shí)，因插口端管芯受壓變形向外翻產(chǎn)生附加縱向彎矩，當(dāng)附加彎矩值超過(guò)管芯截面的抗彎能力臨界值，管芯內(nèi)壁混凝土被拉伸破壞產(chǎn)生裂縫。
　?。?）根據(jù)PCCP插口端內(nèi)壁混凝土環(huán)裂產(chǎn)生機(jī)理，從管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，提出了PCCP插口內(nèi)壁混凝土的抗裂措施。針對(duì)兩種抗裂措施分別建立了PCCP的三維非線

3、性有限元模型，模擬了管道生產(chǎn)中的典型受力情況，分析了管道的應(yīng)力和變形規(guī)律，并與無(wú)抗裂措施的管道進(jìn)行了對(duì)比。
　　（3）以某供水工程為背景，基于非線性有限元理論，建立PCCP的三維非線性管土有限元模型，對(duì)超大口徑高工壓PCCP從生產(chǎn)制造、開(kāi)挖、安裝、回填、地下水作用及正常運(yùn)行等全壽命過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真模擬，全面了解PCCP從生產(chǎn)制造到正常使用條件下管體的受力變形特點(diǎn)，分析了管道在正常工作荷載作用下的損傷機(jī)理。
　?。?）本文采用