机坪输油管道力学行为计算理论与方法综述机坪输油管道力学行为计算理论与方法综述.pdf

2011年4月第4期 城市道桥与防洪 相关专业 205 机坪输油管道力学行为计算理论与方法综述 黄崇伟 （同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804） 摘 要：该文通过广泛调研分析，系统阐述了输油管道力学理论及设计方法，主要包括土压力计算、管道结构内力计算及附加 应力计算等三个方面。归纳了管土相互作用土压力系数的各项表征指标及计算方法；阐述了典型管道设计方法及存在的局限 性，在综述中尤其考虑了工程现场土压力系数计算方法。 关键词：机场工程；输油管道；力学行为；综述 中图分类号：TE973.91文献标识码：A 文章编号：1009-7716（2011）04-0205-05 上埋式管道土压力模型还增加了一个竖直滑动面 0 前言 假定，即假设回填土在与管侧外表面相切处存在 地面交通（施工车辆及飞机）对管道的影响， 一个竖向剪切面，剪切面将回填土分成三部分，其 是通过管周土体的传递和管土相互作用并最终以 中管道上方为内土柱，其长度可分为等沉面之上 土压力的形式作用在管道上。因此，管周土体对管 △H 和之下H 两个部分。 e 道而言既是作用荷载，又是传递荷载的介质，土压 力计算是输油管道受力分析的基础。 几十年来，国内外学者针对不同的管道铺设 方式，提出了多种管道土压力的计算模型并在实 际工程中得到应用。归纳起来大致可分为以下五 类：（1）从极限平衡条件出发，基于土柱滑动面模 型的计算方法［如Marston土压力理论、曾国熙公式 （Marston理论的修正公式）等］；（2）从变形条件出 发，以弹性理论解为基础的计算方法（如顾安全公 式等）；（3）经验土压力集中系数模型［如《输油工 图1 上埋式管道竖向土压力示意图 程管道结构设计规范》（GB50332-2002）等］；（4）土柱 由图1可得槽内土柱微元d 的平衡方程如下： 法［如《输油管道工程设计规范》（GB50253-2003）］； z D （σ +dσ ）=Dσ +γDd +2fK σ （1） z z z zzd （5）卸荷拱法。 目前，较能符合实际情况、且工程 z 应用较多的的主要有Marston土压力理论、 曾国熙 式中：D———管道外径； σ ———距离地面深度为z 处土体竖向压应力； 公式、顾安全公式等。 z γ——— 回填土的容重； 1 输油管道的土压力计算[1][2][5- 7] K———取朗肯主动土压力系数，K=tan2(45°－ 1.1 现行土压力计算理论及方法 φ/2)，φ 为填土内摩擦角； 1.1.1 上埋式管道Marston 土压力理论 f ——— 内外土柱剪切面上的摩擦系数，f = Marston（马斯顿）根据施工埋置方式的不同将 tanφ ′，φ ′为土柱剪切滑动面上摩擦角。 输油管道划分为上埋式和沟埋式两种类型，针对 （1）当HH 时，即完全上埋式的情况