埋地管线土体相互作用分析计算区域的选取-南京工业大学学报自然.PDF

第３１卷第３期 南　京　工　业　大　学　学　报　（自然 科 学 版） Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３ ２００９年５月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｍａｙ２００９ 埋地管线 土体相互作用分析计算区域的选取 １ １ ２ 金　浏 ，李鸿晶 ，姚保华 （１．南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 ２１０００９；２．上海市地震局，上海 ２０００６２） 摘　要：将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中共同取出，建立了管土相互作用分析模型，采用有限元技术分 析地面永久变形下埋地管线与周围土体的反应和相互影响，以确定有限元分析中计算区域的范围．管道及其周围 土体分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散，采用非线性接触单元模拟管土之间的滑移、分离及闭合现象．考虑 了初始应力场的影响，对有限元模型的有效计算区域问题进行了数值分析，给出了管土界面分离及滑移情况，得到 了有效计算区域与位错量、管径、埋深及土体刚度的关系． 关键词：埋地管线；管土相互作用；地面永久变形；有限元分析；计算区域选取 中图分类号：ＴＵ８１　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１６７１－７６２７（２００９）０３－００３７－０５ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｒｅａｉｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ １ １ ２ ＪＩＮＬｉｕ，ＬＩＨｏｎｇｊｉｎｇ，ＹＡＯＢａｏｈｕａ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ； ２．ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｇｈａｉＭｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅａｎｄｔｈｅｓｏｉｌａｒｏｕｎｄｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｅｍｉｉｎｆｉｎｉｔｅｅａｒｔｈｍｅｄｉｕｍ， ａｎｄａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｉｐｅｌｉｎｅａｎｄｓｏｉｌａｒｏｕｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎｔｏｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅａｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｎｄ ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｃｏｎｓｉｄ ｅｒｅｄａｓｔｈｅｓｐａｃｅｔｈｉｎｓｈｅｌｌｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｏｉｌｗａｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｔｏｂｅｄｉｓｃｒｅ ｔｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｓｌｉｐ，ｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｃｌｏｓｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎａｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｉｐｅａｎｄｔｈｅｓｏｉｌ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍｗａｓａｌｓｏｅｓｔｉ ｍａｔｅｄｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅａｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅ