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管径大小和地下管道损坏的关联解析

作者:http://www.luoyangguorun.com 发布时间:2013-06-27 浏览:
摘要::(1)当不考虑管土摩擦时,管道所受其他应力很大,考虑管土摩擦摩擦系数在0.4左右时,管道所受剪应力和轴向应力最小,超过或低于这一值时应力都较大。工程设计中要选取合适的管土摩擦系数,若场地土条件不满足时,可以采用改善回填土质量的办法来改变摩阻系数,从而提高管道抵抗力。(2)地下管道在穿越活动断层时,管径应尽量选择合适的管径,并依据实际情况查阅相关规范,选取最佳的管径,本例中管径在0.8时管道的最大剪应力和轴向应力最小。
    管道单元定义为8节点壳单元(shellelementgroup),断层和岩土单元定义为8节点三维实体单元(3Dsolidelementgroup)。ADINA中荷载是时间的函数,定义荷载的时候要首先定义时间函数,实际荷载值为定义荷载值与时间函数值的乘积。本文考虑的地震动,通过定义地震动时间函数来实现。管土摩擦分析通过ADINA中接触摩擦设定来实现。施加荷载、约束、设定摩擦及进行网格划分后的图形如(b)所示,图中箭头指向位置为管土摩擦设定区,左下角为定义荷载区,右下角为约束设定区。

  结果分析为地下管道在不同摩擦系数影响下,管道上最大剪应力点剪应力时程曲线和最大轴向应力点轴向应力时程曲线。其中摩擦系数为0时表示不考虑管道岩土摩擦系数。由图中可以看出,当不考虑管土摩擦时,管道的剪应力和轴向应力很大,当管土摩擦系数为0.4时,其剪应力和轴向应力是最小的,说明管道和岩土的摩擦系数较小时其它外力起主导作用。当管土摩擦系数在0.4左右时,管土摩擦作用与其他外力作用相抵消,使得管道应力降低;但是当管土摩擦系数大于这个值时,管土摩擦作用又起作用,会引起管道应力增大。

  摩擦系数影响下最大剪应力和轴向应力时程,为地下管道在不同管径情况下,管道上最大剪应力点剪应力时程曲线和最大轴向应力点的轴向应力时程曲线。由可以看出,当管径增大时,管道的最大剪应力和轴向应力先增大后减小再增大,本例中管径在0.8时为较小应力状态,说明管道在一定管径范围内受断层作用会较轻。故在工程中,在满足规范情况下尽量选择合适的管径,但要分析环向应力会增大的情况,需对管道环向做特殊防护处理。

  管径影响下最大剪应力和轴向应力时程,结论本文分析地下管道在管土摩擦作用下,考虑断层断距、错动距离及断层与管道交角的影响,分别分析了地下管道在不同管土摩擦和管径作用下的应力情况,结论如下:(1)当不考虑管土摩擦时,管道所受其他应力很大,考虑管土摩擦摩擦系数在0.4左右时,管道所受剪应力和轴向应力最小,超过或低于这一值时应力都较大。工程设计中要选取合适的管土摩擦系数,若场地土条件不满足时,可以采用改善回填土质量的办法来改变摩阻系数,从而提高管道抵抗力。(2)地下管道在穿越活动断层时,管径应尽量选择合适的管径,并依据实际情况查阅相关规范,选取最佳的管径,本例中管径在0.8时管道的最大剪应力和轴向应力最小。