工程堆载对市政管线纵向响应的影响分析

市政管线受工程堆载的影响会产生附加应力和变形,甚至开裂破坏。从工程堆载的地层响应角度出发,将堆载作用在管线上的表观荷载分为直接应力形式和位移形式两种,基于响应机制不同,给出相应的修正Winkler地基模量表达式,并考虑非连续接口管线的力学特性,提出地面堆载下市政地埋管线响应的Winkler模型简化计算方法。通过与模型试验和有限元模型的对比验证所提方法的合理性,并进一步由参数分析得到土体模量、接口刚度变化对地埋管线纵向响应的影响。研究成果可为市政管线的维护提供理论支持。     

埋地管线在爆炸地冲击作用下的数值模拟

常规武器钻地或地面爆炸地冲击作用下引起埋地管线上动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料本构关系,对TNT药柱钻地和地面爆炸地冲击作用下引起埋地管线上动力响应问题,进行了数值模拟分析,得出了正对爆心的埋地管段背面部分易遭到材料受拉破坏,且受力过程是瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明文中采用的数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.     

复杂地质条件下小煤窑采空区场地稳定性评价

为分析小煤窑采空区场地稳定性，以贵州某电厂新建灰场为例，根据煤矿开采方式、终采时间对场地稳定性进行初步分析，计算了巷道顶板自然平衡拱高度及不同堆载高度作用下荷载影响深度，并结合数值模拟分析堆载作用下地基变形情况。结果表明，拟建场地现状处于稳定状态，在后续堆载作用下巷道分布区域局部发生坍塌的可能性较大，须根据巷道埋深、堆载高度采取相应的抗变形处理措施后拟建场地方适宜灰场建设，研究对类似采空区场地稳定性评价工作具有借鉴意义。     

地面堆载对沉管隧道暗埋段的影响研究

隧道上方的大面积堆载会引起隧道结构发生变形，过大的变形易使隧道结构产生裂缝，导致渗漏甚至破坏，尤其对于埋深较浅的沉管隧道暗埋段，地面堆载的影响更加显著。结合某沉管隧道暗埋段处地面堆沙的工程实例，运用三维数值分析的方法，评价了地面堆沙对近距离既有沉管隧道暗埋段的影响，并对比分析了不同堆载方案下隧道结构的变性特征，为实际施工提供了有益参考。     

基于分布式光纤振动传感的长输埋地管道安全监测技术

为了解决长输埋地管道非法占压、开挖引起的管道泄漏或偷油事件,提出了采用分布式光纤振动传感技术构建管道安全监测系统,依据管道通讯光缆中的冗余光纤实时监测并识别管道沿线因占压、开挖引起的振动信息并进行安全预警,并通过试验验证了该监测技术的可行性,指出该方法具有较高的振动定位精度和高实时性。     

大面积地面堆载作用下的桩基础设计计算

本文论述了大面积地面堆载对桩基的影响,指出在有大面积地面堆载时桩基础设计必须考虑桩身负摩擦力和侧向水平力的不利因素,并对地面堆载作用下桩基础的设计计算进行了探讨。     

地面堆载对盾构隧道围压影响的模型试验与理论分析

盾构隧道周边发生突发性地面堆载时会对管片产生附加荷载,当附加荷载过大时会导致隧道纵缝接头张开、螺栓外露、拱顶部管片结构棱角破损等。针对地面突发性堆载对隧道的危害,采用几何相似比C_L=15.5的室内缩尺寸模型试验,综合考虑堆载大小、隧道埋深、堆载位置等影响因素,研究在地面突发堆载下隧道的围压变化情况;采用理论分析的方法研究地面堆载作用下隧道围压以及总围压的变化,最后将相同工况下的理论分析与试验结果进行对比。研究结果表明：当堆载等值逐级累加时,隧道围压的变化量基本呈现等值增大的现象;隧道围压的变化量在一定范围内随偏心距离的增大整体呈现下降趋势,当堆载位置在0.5D₀(D₀为管片外直径)、1D₀时偏心侧的隧道围压下降值明显比非偏心侧小,当堆载位置为1.5D₀时,隧道两侧围压的变化量基本相同;随着隧道埋深增加,由于隧道顶部土体厚度增加,地面堆载对隧道围压的影响相对减小;理论计算结果与室内模型试验结果的变化趋势非常吻合,从而说明了试验与理论分析的准确性。     

穿越软硬突变地层隧道纵向不均匀沉降分析

纵向穿越软硬突变地层的盾构隧道在外部施工因素影响下极易产生不均匀沉降,从而诱发管片环间错台、螺栓剪断和接缝渗漏水等病害。为进一步研究外部因素对其竖向位移的影响,基于Winkler弹性地基梁理论推导任意荷载作用下隧道竖向位移公式,结合Boussinesq解采用两段分析法分析地面堆载大小、尺寸以及隧道埋深对盾构隧道竖向位移规律的影响。以厦门地铁2号线某区间为工程实例,验证理论公式的合理性。研究结果表明:在地面堆载作用下,隧道竖向位移曲线多数服从正态曲线分布,且软土区盾构隧道竖向位移普遍大于硬土区;堆载长度对最大竖向位移的影响有限,当堆载长度超过一定界限时,最大竖向位移不再增大,但其范围会随之扩大;当堆载宽度超过一定限度时,竖向位移曲线基本不再发生变化;当埋深较浅时,软硬土交界处盾构隧道两侧竖向位移差异不大,随着埋深的增大,隧道最大竖向位移逐渐向软土区偏移。研究结果可为纵向穿越软硬突变土层地铁盾构隧道的设计提供参考依据。     

隧道开挖对有接头地埋管线影响的工程评价方法

隧道开挖产生的土体位移对地埋管线的影响不可避免,不仅会引起管线接头的相对旋转,甚至会造成损坏和泄漏。目前对有接头管线响应的研究方法较为复杂,大多基于数值分析方法,接头力学性质的影响考虑不够全面,已有的设计图表工程应用欠缺。结合连续管线的理论分析,考虑地层位移沉降曲线、管段刚度及接头刚度等影响因素,建立了有接头管线的工程评价方法,以分析隧道开挖对有接头地埋管线的影响。运用该方法对实际工程案例进行分析,并将计算结果与数值分析结果对比,验证本文方法的可靠性。本工程评价方法可以为实际管线工程安全预评估起到一定的作用。     

堆载引起临近地铁隧道的转动与错台变形计算

采用Boussinesq解求出地面堆载工况下隧道轴线处的附加应力,提出一个以剪切错台为主、刚体转动为辅的隧道变形模式,结合最小势能原理推导出隧道纵向变形量、环间错台量、环间转角和环间剪切力的计算公式。通过工程实例分析,将新方法与实测数据和弹性地基梁法进行比较,验证了新方法的有效性。并研究刚体转动效应、剪切错台效应、堆载数值、隧道埋深和隧道偏移距离对隧道纵向变形量的影响。研究结果表明:在地面堆载工况下,隧道变形以剪切错台模式为主。随着刚体转动效应比例系数j增大,隧道沉降量在一定范围内减小;随着堆载数值增大,隧道纵向沉降量增大,沉降范围没有明显变化;隧道沉降量随着隧道埋深的减小而增大;随着隧道偏移距离增大,隧道沉降量减小,隧道水平位移则先增大后减小。     

隧道开挖对有接头地埋管线影响的工程评价方法

隧道开挖产生的土体位移对地埋管线的影响不可避免,不仅会引起管线接头的相对旋转,甚至会造成损坏和泄漏。目前对有接头管线响应的研究方法较为复杂,大多基于数值分析方法,接头力学性质的影响考虑不够全面,已有的设计图表工程应用欠缺。结合连续管线的理论分析,考虑地层位移沉降曲线、管段刚度及接头刚度等影响因素,建立了有接头管线的工程评价方法,以分析隧道开挖对有接头地埋管线的影响。运用该方法对实际工程案例进行分析,并将计算结果与数值分析结果对比,验证本文方法的可靠性。本工程评价方法可以为实际管线工程安全预评估起到一定的作用。     

基于布西奈斯克解的堆载土体水平位移解答

在港口码头等工程中常常遇到地面堆载作用,堆载土体水平位移场的合理确定直接关系到工程安全.基于竖向荷载作用下的布西奈斯克水平位移解,通过对地面堆载作用效应进行二重积分,求解得到堆载作用下土体水平位移场的解析表达式,与有限元计算结果对比验证了解答的正确性.重点分析了土体泊松比、弹性模量以及堆载距离等参数对土体水平位移场的影响,计算结果对于类似堆载工程的变形分析具有重要参考价值.     

高填方对分层地基地埋管线影响的三维分析方法

首先根据层状弹性半空间理论计算出由高填方引起的地埋管线所在位置处的土体自由位移场,之后将得到的土体自由位移场作为外界条件施加于地埋管线上,基于改进的Winkler地基模型,建立高填方与邻近的软土地基地埋管线相互作用的弹性地基梁微分方程,并运用有限差分法求解该微分方程,进而提出计算地埋管线在高填方条件下响应的三维简化理论分析方法。最后,通过与有限元算例对比,表明该方法合理可行,能够有效的分析软土区域高填方对邻近地埋管线的影响。     

静压裂管法施工引起地面隆起问题有限元法分析

静压裂管法管线置换方法是一种在施工管段两端分别设置新管插入井和接收井,采用液压油顶作为动力装置,将胀管头往接收井拉拽或向接收井逐段推进以实现管道置换的方法。该文在详细介绍静压裂管法施工原理的基础上,通过分析该工法中各部分静力的相互作用,得出了静压裂管法胀管头挤扩过程中的力学机理,并在此基础上考虑施工管道不同埋深和不同土体性质条件对施工过程中地面隆起的影响程度,采用有限元法进行了数值模拟分析。分析结果表明,对背景工程的人工填土和管体体系,静压法裂管所引起的地面隆起最大值及地表第一主应力最大值均随埋深增加而逐渐减小,并有减小接近0的趋势;在既定埋深条件下,地面隆起最大值随土体弹性模量增大,在一定范围内呈增大趋势,但地面隆起最大值约13.1mm时趋于稳定。同时,计算结果表明,既定计算条件下管线上覆土体的弹性模量越大,地面的开裂可能性越大。     

考虑随机腐蚀作用的埋地管线地震反应分析

利用齐次马尔可夫过程模拟埋地管线腐蚀的发生,并利用线性腐蚀模型模拟埋地管线腐蚀的发展,将线性腐蚀模型中腐蚀速率考虑为确定性参数,推导给出了管线面积腐蚀率随服役时间变化的概率密度函数,并获得了管线截面面积随服役时间变化的均值和方差。在此基础上,根据弹性地基梁模型,将管线周围土体位移正交展开为余弦级数的形式,获得了地震作用下腐蚀管线位移反应和应力反应的解析表达式。对腐蚀管线地震反应进行线性展开,采用随机摄动理论推导给出了腐蚀管线在地震激励下位移和应力反应的均值和标准差。利用上述分析模型对一根200 m长的埋地管线进行了实例分析,结果表明建议模型可以反映管线面积随服役时间的变化规律,并能反映腐蚀管线在地震作用下位移反应和应力反应的基本概率特征。     

中心差分法在燃气管道动态模拟中的应用

采用中心差分格式对高压燃气长输管道非稳态流动的数学模型进行了数值求解,在考虑了能量方程和城市用气规律的基础上,对燃气管网非稳态流动问题从理论上进行了分析,编制出了用户负荷随时间变化时,压力、温度、流量沿管线分布的动态模拟程序,并通过计算实例证明该方法的可行性。     

跨逆断层埋地管线受力特性的管土效应分析

断层错动引起的地表永久性大变形是导致埋地管线破坏的重要因素之一,埋地管线的断层反应特性受到土介质和管线材料等因素的影响,本文以逆断层位错作用下的无缝直埋地管线为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,建立埋地管线-土介质的三维有限元数值分析模型,利用非线性接触描述管-土接触状态,考虑初始地应力条件的影响,对跨逆断层埋地管线的受力特性进行数值模拟分析,依据计算结果主要分析了位错量、管线材料、管-土相互作用、土介质、管径等参数对埋地管线断层反应的影响效应,并得到:管-土介质接触效应是管线断层反应分析中不可忽视的影响因素,粘聚力较小、硬度较低的中硬土介质中的埋地管线抗断层性能较优等有益结论。     

双面弹性地基梁隧道纵向变形的有限元模拟

基于双面弹性地基梁模型,并借助有限元软件,分析了堆载条件下地铁隧道的纵向变形规律,考察了不同埋深、不同堆载位置对深埋隧道纵向变形的影响,结果表明,基于双面弹性地基梁模型的有限元方法分析隧道纵向变形具有可行性,埋深和堆载距离的增大都使得其对隧道纵向变形的影响逐渐减弱。     

真空联合堆载预压处理软土地基沉降试验研究

武汉市新区梅子路广泛分布湖积相软土,采用真空联合堆载预压法处理地基。试验段长300 m,分三个试验区共设6个测试断面观测地面和地基深层的变形。结合试验成果,建议真空联合堆载预压地基按堆载条件下附加应力和真空预压条件下负压渗流场分别考虑,然后叠加计算沉降。     

隧道开挖条件下地埋管线的有限元分析

以有限元方法分析隧道开挖对地埋管线的影响,并分别以梁单元、壳单元、实体单元对管线进行模拟,从受力变形方面研究管线单元类型对分析结果的影响。研究结果认为:对于管土刚度比较大的材料,如混凝土、铸铁及钢质管线,采用梁单元计算管线响应是能够满足精度要求的,对于管土刚度比较小的材料,如PVC及ABS材质管线,当管线壁厚较大时,采用梁单元计算所得内力也可满足精度要求,而当管线壁厚较小时,采用梁单元计算结果误差较大。