埋地玻璃鋼夾砂管道力學(xué)性能的數(shù)值模擬.pdf

1、玻璃鋼纖維增強(qiáng)塑料夾砂管是一種新興的復(fù)合材料管道，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性高、管壁水利特性好、施工安裝方便、綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于供熱、供水、建筑、化工、石油、能源等領(lǐng)域。但是由于設(shè)計(jì)原因、管道老化、施工質(zhì)量等原因，埋地玻璃鋼管道在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)變形過(guò)大，提前出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重影響管道的正常運(yùn)行。本文針對(duì)重慶市北部新區(qū)西部奧特萊斯干管，因回填土質(zhì)量差和施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等原因?qū)е鹿艿涝谕度胧褂靡荒旰螽a(chǎn)生結(jié)構(gòu)破損，探討了可能導(dǎo)致管道

2、破損的因素并研究了在這些主要影響因素作用下埋地玻璃鋼管道的受力和變形性能，最后根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果提出了修正土壓力計(jì)算公式。
　　本文回顧了現(xiàn)有管道設(shè)計(jì)理論，指出了現(xiàn)有柔性管道設(shè)計(jì)理論中存在的問題，運(yùn)用彈力理論對(duì)埋地玻璃鋼管道這種柔性管道進(jìn)行了橫截面內(nèi)的力學(xué)分析，確定了導(dǎo)致埋地玻璃鋼管道提前破損的原因有：回填土的土體模量、管道剛度、管道基礎(chǔ)的施工質(zhì)量缺陷。
　　由于埋地玻璃鋼管道通常屬于柔性管道，那么在埋地柔性管道的設(shè)計(jì)過(guò)程中需

3、要考慮管—土相互作用，故在本文中介紹了接觸理論的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而引入了另外一個(gè)參數(shù)—管土接觸面上的摩擦系數(shù)。由于接觸作用包含切向作用力和法向作用力，而切向作用力采用是庫(kù)倫摩擦公式，所以摩擦系數(shù)取值的不同直接影響接觸作用的大小，所以研究摩擦系數(shù)對(duì)管道受力性能的影響是很有必要的。
　　應(yīng)用有限元方法分析了管—土相對(duì)剛度、接觸面上的摩擦系數(shù)、管道基礎(chǔ)剛度缺陷這三個(gè)主要因素對(duì)管道受力性能的影響。分析結(jié)果表明：隨著管周回填土彈性模量的增加，管

4、頂豎向土壓力和管道水平直徑處的水平土壓力減小，管道受荷載作用后的變形與土體的彈性模量成反比關(guān)系；隨著接觸面上的摩擦系數(shù)的增大，管道上的總土壓力分布形式由單峰分布變?yōu)殡p峰分布，管道上的應(yīng)力峰值呈先減小后增大的趨勢(shì)；管道基礎(chǔ)無(wú)論在平面內(nèi)還是沿管道長(zhǎng)度方向存在剛度薄弱區(qū)域都會(huì)在管道上產(chǎn)生應(yīng)力集中，剛度越薄弱，應(yīng)力集中現(xiàn)象就越明顯。
　　本文在有限元分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)回填土彈性模量、摩擦系數(shù)、基礎(chǔ)剛度薄弱對(duì)管道應(yīng)力峰值的影響結(jié)果提出一