多工况下地下管道结构疲劳可靠度分析

疲劳破坏是埋地管道主要的失效方式之一,超载、地下空洞等因素都会加剧地下管道结构的疲劳损伤,对其安全运行构成威胁。对管道服役期在各种不利影响因素组合下的动力响应特征进行数值模拟分析,确定其疲劳应力谱;基于材料S-N曲线和Miner线性累积损伤准则,利用可靠性理论建立了交通荷载作用下地下管道结构疲劳的极限状态方程,计算了管道结构的疲劳寿命和疲劳可靠度指标;以某软土路基环境下地下燃气管道为例,定量评估了超载和地下空洞对地下管道结构疲劳可靠度的影响。将管道在荷载作用下的结构动力分析与疲劳可靠度相结合,为地下管道结构疲劳可靠度评估提供了一种新的分析方法,可为城市地下管道的设计、施工、维护及检修提供科学依据。     

桩基冲孔施工对埋地原油管道安全影响模拟研究

采用三维有限元法模拟了泵房桩基单机冲孔施工过程,研究了单机冲孔的冲击荷载作用下深埋原油管道的动力反应,根据原油管道动位移、动应力计算结果,评价了泵房桩基单机冲孔施工过程中原油管道的安全性。     

地面堆载对坚硬地基和软土地基中沟埋式天然气管道的影响差异评价

长输油气管道上方弃土堆载现象是管道管理中常遇到的问题.考虑坚硬地基和软土地基两种情形,计算上方堆载土引起的沟埋式管道附加荷载及附加位移,结合有限元数值模拟方法,给出我国常用管径沟埋式输气管道所能承受的最大地上荷载及等效堆载土高度,并分析了其地面影响因素.结果表明:一般坚硬地基中不同规格的沟埋式管道能承受的最大地上荷载为...     

多因素影响下埋地管道安全性能的数值模拟

地下管线系统是城市生命线的重要组成。城市化进程的加快带来的交通荷载增加、地下水位下降、地陷、地下空洞等问题,愈来愈成为影响地下埋地管道安全的重要因素。运用PLAXIS3D岩土有限元分析软件,构建了路基-管道-荷载三维有限元分析模型,分析了车辆超载、地下水位下降、地下空洞等多因素影响下埋地管道的有效应力和竖向位移的动态响应规律。结果表明:车辆超载和地下空洞对埋地管道的安全性能影响较大,主要体现在管道拉压往复应力和残余变形的增加。指出多种不利因素共同作用形成的组合叠加、耦合互馈的长期综合效应,是地下管道安全设计和运行保障中特别需要关注和深入研究的。     

考虑螺栓断裂的固体导弹水平跌落安全性分析

目的通过数值仿真分析水平跌落条件下的固体导弹安全性。方法基于LS-DYNA进行全弹水平跌落仿真计算,通过位移和加速度的实验测量值进行模型校核。重点分析螺栓断裂对结果的影响,对比螺栓在不同建模方法、不同断裂数量下的仿真结果。基于经过校核的全弹模型,计算含能材料的应力场。结果不同建模方法中,螺栓连接法的加速度峰值计算精度最高;不同工况之中,三部段工况下的螺栓断裂数量与实际一致,且加速度峰值计算精度最高。根据精度最高的仿真模型计算出的全弹应力响应,战斗部与发动机装药内部最大Von Mises应力均小于反应阈值。结论螺栓连接的建模方法和断裂数量对于全弹位移、加速度的计算精度具有显著影响。采用螺栓连接法建模的三部段工况仿真模型最为可靠。基于可靠模型的含能材料应力场计算结果表明,全弹6 m水平跌落不会直接引起战斗部、发动机装药反应。     

波浪-地震对海底管道垂直弯曲段力学状态的影响研究

考虑波浪力和地震波载荷的影响,通过载荷和约束简化推导穿越强震区海底管道在波浪载荷和地震波载荷作用下的运动方程和状态方程,进而得到海底管道垂直弯曲段应力和轴向应变的影响因素;通过数值计算对海底管道垂直弯曲段强度随剪切波速、管径、壁厚、弯管角度及海底土体性质的变化规律进行研究。结果表明:在地震波和波浪力共同作用下,海底管道垂直弯曲段最大应力出现在弯管下部位置;同一工况下波浪载荷比震波荷载对管道垂直弯曲段最大轴向应力的影响更大;实际海底管道设计时应优先采用大直径、大壁厚管道,管道垂直弯曲段弯管设计角度不大于30°。研究结果为特定区域现场施工提供了技术支持,对海底管道设计中的选管、几何形状优化提供科学依据。     

建筑荷载下桩-土作用机理与数值模拟

桩-土间相互作用机理的研究是保证桩基础在建筑荷载下安全稳定的关键。本文在分析建筑荷载下桩-土间相互作用机理的基础上,利用有限元分析软件对桩在建筑荷载作用下桩-土之间相互作用方式进行了有限元数值模拟研究,采用弹簧单元以及表面效应单元模拟土层对桩的作用力,建立了完整的桩-土作用模型,并得到了在建筑荷载和土层作用力下桩的位移量及其轴向应力分布。该研究可为建筑基础设计提供理论依据。     

基于颗粒流模型的深裂隙危岩体在不同工况下破坏模式研究

以深裂隙危岩体为研究对象,通过PFC颗粒流数值模拟方法,分别对其在自重应力作用、不同上覆荷载作用以及冻融作用影响下的破坏模式展开对比分析。研究结果表明,自重应力下的深裂隙危岩体颗粒流模型发生了轻微偏转,说明在自重应力作用下便处于潜在倾倒式破坏的欠稳定状态;而在上覆荷载作用后,岩体的倾倒式破坏特征进一步加剧直至发生剪切破坏;在冻融作用下岩体则会因裂隙水深度的不同而发生不同程度的劈裂破坏及崩解式破坏,且该工况对危岩体的破坏程度远大于其他工况。针对以上研究,对不同情况下的深裂隙危岩体治理方案提出了建议,并分析了治理方案对应各类工况的治理效果。     

交叉隧道在不同夹层土体厚度下的地震响应分析

基于FLAC3D软件,采用数值模拟的方法,对在不同夹层土体厚度及不同峰值加速度情况下,交叉隧道的地震动力响应进行研究,得出了交叉隧道结构的地震动力响应规律。结果表明:上层隧道的相对水平位移差明显大于下层隧道的相对水平位移差。上层隧道地震应力反应大于下层隧道的地震应力反应。随着夹层土体厚度的增大,衬砌结构的加速度、位移和应力略有变化但总体变化不大,并得出0.5 D～2 D(D为隧道外径)的厚度为较理想的夹层土体厚度,此时加速度、位移和应力总体较其它偏于安全。此结论为穿越既有隧道的交叉隧道工程选线和穿越深度提供重要的理论参考依据。     

基于邓肯-张模型的黏土心墙堆石坝有限元数值模拟分析

基于邓肯-张非线性弹性材料模型,对云南省某在建黏土心墙堆石坝逐层填筑施工和正常蓄水+9度地震作用两种工况情况下的坝体应力和变形进行了有限元数值模拟与分析。结果表明:由于存在"内部拱效应",过渡层出现应力集中,心墙出现应力迅速降低;填筑竣工后的大坝应力分布和位移符合一般规律,但9度地震作用下可能会引起大坝失稳,建议采取一定的工程措施,提高坝坡的抗震稳定性。