埋地管线下方土体流失对管线受力变形的影响研究

摘要

埋地管线长期使用中会发生渗漏、管周土体不均匀沉降等问题,使得管线受力平衡状态被打破,在土体自重荷载和地表荷载的共同作用下容易引起邻近管线的破坏.为了分析管线的受力和变形,采用角点法和Winkler弹性地基梁理论,构建管-土耦合模型,推导出管线的受力变形方程.基于ABAQUS有限元软件模拟管-土耦合模型,对比分析数值模拟和理论计算的结果,以验证管线受力变形方程的有效性.结果表明:①基于Winkler弹性地基梁理论的管-土耦合作用模型可以求得有效的管线受力变形方程,其理论解与数值模拟解相差仅为3.31％～3.43％.②在地表荷载作用下,沿远离土体流失区中心方向,位移逐渐变小,剪力逐渐增大,且在土体流失区边缘附近达到峰值后慢慢减小,出现反弯剪力最后趋于零,而弯矩逐渐增大达到峰值后慢慢减小.③当无地表荷载作用时,管线的受力变形比有地表荷载作用时小17.32％～20.77％.所提出的管线受力变形方程能够正确反映上覆荷载作用下管线受力的基本特征,可为工程中管线受力变化控制提供参考依据.