【摘要】：預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)因具有可承受內(nèi)外高壓、防滲、耐腐蝕、通水能力強(qiáng)、安裝方便、實用性和經(jīng)濟(jì)性好而廣泛應(yīng)用于市政,電力和水利等工程領(lǐng)域。但目前國內(nèi)外對于大直徑PCCP管線受到不同施工擾動所產(chǎn)生的受力和變形的規(guī)律研究較少。本文以某PCCP輸水管道進(jìn)行局部改遷為背景,在學(xué)習(xí)總結(jié)相關(guān)成果的基礎(chǔ)上,首先仔細(xì)研究了該工程中選用的埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP-E)的幾何參數(shù),并利用MIDAS GTS/NX和ABAQUS有限元軟件建立了能夠考慮大直徑PCCP管與原管線基礎(chǔ)各構(gòu)件之間連接關(guān)系的仿真模型�；谠撃Ｐ�,分析研究了新管槽開挖深度、新舊管槽距離、上覆土開挖、管座分離和單管改遷等不同工況下既有大直徑PCCP管線基礎(chǔ)位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和大變形條件下PCCP管拔管和接管過程中管道接駁口力學(xué)響應(yīng)特征,為實際工程提供了參照。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)通過前期對國內(nèi)外PCCP管線改遷相關(guān)資料的學(xué)習(xí),總結(jié)國內(nèi)外大直徑PCCP管的發(fā)展?fàn)顩r及PCCP管線的應(yīng)用現(xiàn)狀;本文論述了管線改遷過程中新鋼管基坑開挖支護(hù)理論,分析了兩個遷管段在新鋼管管槽開挖時對于既有正常工作PCCP輸水管線豎向位移的影響。(2)在未考慮地下水影響的情況下,通過對兩個不同遷管段的有限元模擬,研究了新管槽基坑的開挖深度和新舊管槽間距對于既有正常工作PCCP輸水管線的位移影響。結(jié)果表明,新管槽的開挖使得既有PCCP輸水管線基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向位移,管線局部隆起;而且受到新管槽的開挖深度和新舊管槽間距影響最大,新管線基礎(chǔ)開挖深度越大和新舊管槽間距越小,新管槽基坑開挖使得既有PCCP管槽產(chǎn)生的位移越大。(3)針對所研究的其中一個遷管段,固定新鋼管槽開挖深度和新舊管槽間距,考慮地下水位在新鋼管管槽基礎(chǔ)開挖工況中對于既有PCCP管的位移影響。結(jié)果表明地下水位深度對新鋼管管槽支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、地面沉降和既有PCCP輸水管位移均產(chǎn)生重要影響,同時新管槽支護(hù)結(jié)構(gòu)位移也會對既有PCCP管線產(chǎn)生豎向位移影響,如在實際施工過程中能有效地控制地下水位和采取合適支護(hù)結(jié)構(gòu),則可有效地減小新鋼管管槽開挖對原PCCP輸水管的影響。(4)考慮新管槽基坑開挖和不考慮新管槽開挖影響的工況下,既有管槽開挖上覆土、切割分離共有管座、單管停水以及單管改遷施工工序?qū)τ卩徑ぷ鞴苁芰?變形影響。研究結(jié)果表明在實際的施工過程中,新鋼管管槽的開挖對于鄰近正常工作輸水管近管的位移影響大于遠(yuǎn)管位移;開挖上覆土?xí)r對于鄰近工作管有使得工作管線基礎(chǔ)上抬的位移影響;而接下來的原共有基礎(chǔ)管座切割分離和單管改遷時對于鄰近正常工作PCCP管也有上抬的位移影響。(5)利用有限元分析軟件ABAQUS建立大直徑PCCP管線的模型,模擬分析管線改遷對于2節(jié)、3節(jié)和5節(jié)PCCP管線結(jié)構(gòu)中的鋼筒、核心混凝土以及預(yù)應(yīng)力鋼絲變形規(guī)律,得出單管拔出對鄰近管段的受力-變形會造成影響規(guī)律。同時,由于新鋼管材質(zhì)與原PCCP管線材質(zhì)不一樣而產(chǎn)生不同的沉降差,結(jié)果表明,當(dāng)PCCP管線與新鋼管管線產(chǎn)生不超過8.1mm的沉降差時兩管焊接處產(chǎn)生的拉拔力沒有超過兩管焊接時的拉拔力,但在實際施工時需要及時的監(jiān)測,提高焊接質(zhì)量,滿足施工要求。(6)利用有限元分析軟件MIDAS GTS/NX研究大直徑PCCP輸水管局部改遷對既有管位移的影響,得出模擬結(jié)果和工程監(jiān)測數(shù)據(jù)較為吻合,計算所得既有PCCP輸水管的豎向位移與監(jiān)測資料誤差很小,證明了有限元模擬分析的合理有效性。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV672.2
【圖文】：

被動土壓力強(qiáng)度：pσ=γΖΚp 為所計算的被動土壓力系數(shù)，上述公式中的計算符號和主動土壓朗肯土壓力理論壓力理論是在極限平衡狀態(tài)條件下，考慮土體自重情況下計算土擋墻后土體視為表面絕對光滑時計算擋墻土壓力，該公式特別下圖 1-1、圖 1-2 和圖 1-3�？侠碚撝械闹鲃油翂毫Γ和恋南嚓P(guān)公式：動土壓力：aΡ =γΖΚa主動土壓力：aΡ=ΗΚ2a21γ

圖 1-2 主動土壓力計算模型Fig.1-2 Active Earth Pressure的相關(guān)公式：壓力：aaaΡ =γΖ Κ 2c Κ土壓力：γγ22a2221 ccaaΡ =ΗΚ Κ+

8圖 1-3 被動土壓力計算模型Fig.1-3 Stress of Passive Earth Pressure被動土壓力理論性土：pΡ =γΖΚp土壓力計算公式：pΡ=ΗΚ2p21γ 粘性土：ppΡ =ΖΚ+2c Κpγ 土壓力計算公式：ppΡ =ΗΚ+2cΗ Κ212pγ ， 主動土壓力符號，k;a aΡ-P

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本文編號：2758849