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滑坡作用下排水管道埋地箱涵受力分析

李观宇  
【摘要】: 市政排水管道是城市防洪排涝、输送污水的设施,是城市基础设施的重要组成部分。本文以重庆市排水主干管A管线为研究背景,对滑坡等地质灾害作用下的排水管道埋地箱涵进行了受力分析,主要研究内容和结论如下: 首先,介绍了现有滑坡推力的计算方法,利用传递系数法计算了A管线典型地段的滑坡推力。通过建立滑坡发生时埋地管道的受力模型,推导了考虑剪切变形影响的管道内力、变形方程。分析结果显示,剪切变形对跨越管道的纵向位移影响较大,对管线内力的影响则不明显。同时,地基土体对管道有明显的支撑作用,管道完全悬空时是受力最不利的工况。 其次,以A管线典型管段的埋地箱涵为原型,制作了2根缩尺比例为1:5的钢筋混凝土箱梁进行单调静力加载试验。试验构件表现为剪切破坏,裂缝分布比较均匀,没有出现明显的临界斜裂缝。破坏形态经历了腹剪斜裂缝开展,弯曲裂缝出现,弯剪斜裂缝开展,斜压杆压溃阶段。混凝土开裂前,构件的剪切变形较小,主要以弯曲变形为主。斜裂缝开展到一定宽度后,构件的抗剪刚度急剧减小。构件底板配置了较多纵筋,达到最大极限承载力之后,挠度增长比较大,非突然破坏。 试验结果表明,箍筋在混凝土开裂之后承担了较多的剪力,为主要的抗剪部件。底板纵筋在加载初期为线性增长,出现弯曲裂缝时纵筋应变骤增。纵筋应变受多种因素影响,只有部分区域呈现剪力滞效应。腹板纵筋应力沿高度分布情况表明,开裂之前截面应变基本符合平截面假定,开裂之后则不符合。 最后,采用有限元软件ABAQUS中的损伤塑性模型,对试验梁进行了非线性有限元模拟。分析结果表明有限元模型较好地模拟了构件的破坏形态,对极限承载力的模拟效果也较好。但是有限元模型刚度偏大,分析全过程的挠度均小于试验测得的位移值。有限元分析结果表明底板纵筋应力符合正剪力滞现象,腹板纵筋应力沿高度分布则显示平截面假定成立。


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