断层蠕滑错动分布模式对跨断层钢衬钢筋混凝土管道受力的影响

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作者 石长征 李玉峰 +2 位作者 李端正 冯玉凡 武云华 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第9期190-195,共6页

活动断层蠕滑错动分布模式对跨断层结构设计具有重要影响,但目前断层错动分布模式在国内外还没有统一的认识,各种常见的位移分布模式对跨断层压力管道受力的影响尚无研究。采用有限单元法,建立了跨断层浅埋钢衬钢筋混凝土管道有限元模型... 活动断层蠕滑错动分布模式对跨断层结构设计具有重要影响,但目前断层错动分布模式在国内外还没有统一的认识,各种常见的位移分布模式对跨断层压力管道受力的影响尚无研究。采用有限单元法,建立了跨断层浅埋钢衬钢筋混凝土管道有限元模型,对比分析了直线型、上凸型、下凹型、S型4种断层蠕滑错动分布模式下管道结构的响应。研究结果表明:断层蠕滑错动分布模式对跨活动断层钢衬钢筋混凝土管道结构位移和应力分布规律影响很小,对伸缩节的变形和钢衬外包混凝土的轴向应力影响较为明显;各断层错动分布模式下,伸缩节均能起到减小管道应力,保护管道结构的作用;S型分布模式下管道响应更为显著,下凹型分布下响应最小;直线型分布模式的计算结果与S型分布模式的结果最为接近,且在计算中实现更容易;当断层蠕滑错动分布不明确时,推荐在跨断层管道结构的研究中优先考虑S型和直线型分布模式。 展开更多

关键词 活动断层 钢衬钢筋混凝土管道 断层蠕滑 错动位移分布模式 有限单元法

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缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究 被引量：9

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作者 苏凯 杨子娟 +2 位作者 伍鹤皋 周利 石长征 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期967-976,共10页

基于某水电站坝后背管实际工程,建立了坝后背管斜直段底端的局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢管与外包混凝土之间引入摩擦接触单元模拟两者之间的接触滑移特性.根据钢管外缝隙分布特... 基于某水电站坝后背管实际工程,建立了坝后背管斜直段底端的局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢管与外包混凝土之间引入摩擦接触单元模拟两者之间的接触滑移特性.根据钢管外缝隙分布特征,拟定了均匀缝隙、非均匀缝隙以及随机缝隙方案,系统研究了缝隙值的大小及分布特征对管道承载特性的影响.结果表明:管道起裂荷载与缝隙值大小呈线性关系,由初裂部位附近的缝隙量控制;管道位移最大值基本出现在腰部附近40°范围内,缝隙值分布对管道上半周尤其是管顶的变形影响最大;内水压力较大时,不同缝隙方案承载比分布规律一致且数值比较接近,钢衬与钢筋混凝土在管道腰部的承载比基本不受摩擦系数的影响. 展开更多

关键词 水电站 钢衬钢筋混凝土管道 缝隙 承载特性

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水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道损伤和承载特性 被引量：5

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作者 石长征 伍鹤皋 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1081-1087,共7页

基于混凝土塑性损伤模型,对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道的损伤和承载特性进行了非线性有限元分析.结果表明:在正常运行工况下,裂缝主要出现在位于坝体之外的背管部分,数条贯穿性裂缝将由主变平台延伸至上弯段;主变平台附近管道... 基于混凝土塑性损伤模型,对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道的损伤和承载特性进行了非线性有限元分析.结果表明:在正常运行工况下,裂缝主要出现在位于坝体之外的背管部分,数条贯穿性裂缝将由主变平台延伸至上弯段;主变平台附近管道受力状态复杂,管道断面出现贯通性损伤,可能出现短小而密集的裂缝;温度变化对结构受力影响明显,特别是温降荷载将引起管道外侧损伤区进一步发展,靠近管壁外侧的钢筋拉应力明显上升,因此应注意管道表面的保温和防护. 展开更多

关键词 水工结构 钢衬钢筋混凝土管道 非线性 损伤 温度作用

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钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究 被引量：4

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作者 马铢 伍鹤皋 石长征 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期46-56,共11页

钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的... 钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的有限元模型多基于损伤或者断裂理论,较少考虑二者的耦合作用,本文结合三峡水电站大比尺试验模型,建立了基于黏聚裂缝模型的有限元模型,在管道混凝土中插入内聚单元综合模拟了混凝土开裂过程中的损伤和断裂特性,得到了管道结构开裂前后的钢材应力变化规律、裂缝扩展形态以及裂缝宽度,进一步系统地讨论了内聚参数和网格尺寸的影响.有限元模拟裂缝扩展形态与模型试验时裂缝宽度中间宽、两侧较小的结论一致.管腰和管顶典型部位的裂缝宽度值与模型试验误差在10%以内,且钢材应力起伏与裂缝位置相呼应.更改内聚参数和网格尺寸发现,在合理的取值范围内,混凝土裂缝扩展、钢材承载规律与试验结果基本一致,但内聚刚度取值过小会导致混凝土开裂提前,黏结系数取值过大或者单元尺寸过大会使计算结果的精度降低.因此在采用黏聚裂缝模型模拟管道混凝土开裂时,应在保证计算收敛的前提下,尽可能取较小的黏结系数和足够大的内聚刚度,以提高计算结果的精度. 展开更多

关键词 钢衬钢筋混凝土管道 数值模拟 黏聚裂缝模型 裂缝扩展 裂缝宽度 承载特性

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带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道取消伸缩节研究 被引量：2

5

作者 王欢 袁文娜 +1 位作者 伍鹤皋 石长征 《水电能源科学》 北大核心 2016年第4期67-70,14,共5页

以某水电站带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道为例,建立三维有限元模型,在分析其承载特性的基础上,论证了取消伸缩节的可行性。结果表明,在正常运行工况下,钢管以环向受拉为主;考虑温度变化后,环向应力基本不变,而轴向拉应力在温升作用... 以某水电站带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道为例,建立三维有限元模型,在分析其承载特性的基础上,论证了取消伸缩节的可行性。结果表明,在正常运行工况下,钢管以环向受拉为主;考虑温度变化后,环向应力基本不变,而轴向拉应力在温升作用下减小,在温降作用下增大;设伸缩节后,伸缩节附近钢管轴向应力的减小使其等效应力反而增大,且由于加劲环的约束和钢管与混凝土之间的摩擦作用,钢管并不随温度变化而自由伸缩,伸缩节起不到减小温度应力和适应不均匀沉降的作用,因此对于带加劲环的地面式钢衬钢筋混凝土管道建议不设伸缩节。 展开更多

关键词 地面式钢衬钢筋混凝土管道 温度作用 伸缩节 加劲环

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跨活断层钢衬钢筋混凝土管道对断层错动的适应性及抗震性研究 被引量：3

6

作者 张彪 石长征 +2 位作者 伍鹤皋 苏凯 张荣斌 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第5期149-154,164,共7页

结合某长距离输水工程,对跨活断层管段采用地面钢衬钢筋混凝土管道布置,管线中布置若干复式波纹管伸缩节以适应活断层的错动位移,并采用有限元方法研究了该方案对活断层错动位移的适应性及抗震性能。结果表明:采用钢衬钢筋混凝土管道、... 结合某长距离输水工程,对跨活断层管段采用地面钢衬钢筋混凝土管道布置,管线中布置若干复式波纹管伸缩节以适应活断层的错动位移,并采用有限元方法研究了该方案对活断层错动位移的适应性及抗震性能。结果表明:采用钢衬钢筋混凝土管道、沿线设置一定数量的伸缩节能够较好适应活断层的蠕滑变形,并且管道抗震性较好。对于黏滑错动,主断层范围内的管道发生破坏的可能性很大,可在主断层边缘布置伸缩节,以控制管道破坏范围在主断层范围内,并采取相关工程措施防止产生次生灾害。 展开更多

关键词 活断层 钢衬钢筋混凝土管道 断层错动 波纹管伸缩节 抗震性 有限单元法

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带波纹管伸缩节的地面钢衬钢筋混凝土管道对活断层错动变形的适应性研究 被引量：3

7

作者 袁凯华 伍鹤皋 +3 位作者 石长征 杜昭若 朱国金 杨小龙 《水电能源科学》 北大核心 2019年第4期118-121,共4页

对于跨活断层管道,在地震等外力作用下采用地面明钢管易产生支座扭曲破坏或钢管落梁破坏,以滇中引水工程过活动断裂的观音山倒虹吸为例,选取钢衬钢筋混凝土管道,在过活动断裂带管线中布置若干波纹管伸缩节以吸收错动位移,研究不同工况... 对于跨活断层管道,在地震等外力作用下采用地面明钢管易产生支座扭曲破坏或钢管落梁破坏,以滇中引水工程过活动断裂的观音山倒虹吸为例,选取钢衬钢筋混凝土管道,在过活动断裂带管线中布置若干波纹管伸缩节以吸收错动位移,研究不同工况下管道和伸缩节对活动断层蠕滑、粘滑变形的适应性。结果表明,波纹管伸缩节可承担大部分的断层错动变形,减小断层错动对管道的影响;钢衬钢筋混凝土管道+波纹管伸缩节的布置方案不仅对断层蠕滑错动具有较好的适应性,且在粘滑错动情况下,也能控制破坏发生范围,以预先采取工程措施减少二次灾害的发生。 展开更多

关键词 活断层 钢衬钢筋混凝土管道 波纹管伸缩节 蠕滑变形 粘滑变形

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钢衬钢筋混凝土管道裂缝控制标准可靠度分析 被引量：1

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作者 李扬 汪秋红 康嘉志 《人民长江》 北大核心 2018年第11期103-107,113,共6页

针对水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度研究尚不充分的情况,将蒙特卡洛法与董哲仁法裂缝宽度计算公式相结合,建立了一种新的可靠度计算方法。结合工程实例及模型试验参数,对我国现行钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准... 针对水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度研究尚不充分的情况,将蒙特卡洛法与董哲仁法裂缝宽度计算公式相结合,建立了一种新的可靠度计算方法。结合工程实例及模型试验参数,对我国现行钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准的可靠度指标进行了计算,并分析了主要的影响因素。研究表明:目前我国钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准的安全度设置水平整体略低,但处于允许范围内;裂缝宽度限值、保护层厚度以及有效配筋率等对裂缝控制标准的可靠度水平影响均较为显著。 展开更多

关键词 裂缝控制 可靠度指标 蒙特卡洛法 钢衬钢筋混凝土管道

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钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土的裂缝控制研究 被引量：23

9

作者 龚国芝 张伟 +1 位作者 伍鹤皋 马善定 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期51-56,共6页

基于钢衬钢筋混凝土压力管道在设计荷载下外包混凝土将带裂缝工作的基本承载特性,以缓解开裂与限裂间的矛盾为指导思想,将减小坝后背管外包混凝土裂缝宽度和提高开裂管道的耐久性作为研究目的,结合模型试验和有限元法,研究了一些裂缝控... 基于钢衬钢筋混凝土压力管道在设计荷载下外包混凝土将带裂缝工作的基本承载特性,以缓解开裂与限裂间的矛盾为指导思想,将减小坝后背管外包混凝土裂缝宽度和提高开裂管道的耐久性作为研究目的,结合模型试验和有限元法,研究了一些裂缝控制措施的应用效果,以及有效的计算内水压力下钢衬外包混凝土裂缝宽度的公式。结果表明:总用钢量相同时,减薄钢衬,加大钢筋用量,减小裂缝宽度效果明显;减薄钢衬外包混凝土厚度,也可减小裂缝宽度;性能可靠的防水涂料具备黏接性强和变形能力高的基本性质,可进一步研究其对提高管道耐久性的长期作用;采用П-780-83规范中的裂缝宽度公式,计算结果与模型试验结果较为符合。 展开更多

关键词 钢衬钢筋混凝土压力管道 模型试验 钢筋混凝土非线性有限元 裂缝控制 耐久性

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基于弹性模量缩减法的钢衬钢筋混凝土压力管道极限承载力计算 被引量：3

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作者 付传雄 张伟 张瑾 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2014年第2期26-30,共5页

针对钢衬钢筋混凝土压力管道(SLRCP)的体形和承载特性,在弹性模量缩减法基础上引入变截面拱和弹性中心法,建立了表征管道结构截面承载状态的单元承载比表达式,提出了SLRCP极限承载力分析的新方法。实例计算结果表明,该计算方法可通过弹... 针对钢衬钢筋混凝土压力管道(SLRCP)的体形和承载特性,在弹性模量缩减法基础上引入变截面拱和弹性中心法,建立了表征管道结构截面承载状态的单元承载比表达式,提出了SLRCP极限承载力分析的新方法。实例计算结果表明,该计算方法可通过弹性迭代模拟结构损伤演化过程,进而结合极限分析定理得出管道结构的极限承载力,具有原理简单和应用方便的特点,能够准确高效地求解SLRCP的极限承载力。 展开更多

关键词 钢衬钢筋混凝土压力管道 极限承载力 弹性模量缩减法 弹性中心法

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钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道非线性有限元分析 被引量：3

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作者 杨帛臻 吴海林 刘亚楠 《水电能源科学》 北大核心 2019年第3期88-90,195,共4页

针对钢衬钢筋混凝土压力管道在运行期因裂缝过宽导致的结构耐久性问题,在混凝土中掺入体积率分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维形成钢纤维混凝土,基于模型试验获得的钢纤维混凝土的拉伸软化曲线,采用大型数值分析平台ABAQUS仿真分... 针对钢衬钢筋混凝土压力管道在运行期因裂缝过宽导致的结构耐久性问题,在混凝土中掺入体积率分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维形成钢纤维混凝土,基于模型试验获得的钢纤维混凝土的拉伸软化曲线,采用大型数值分析平台ABAQUS仿真分析了钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道受力开裂的全过程,并与原钢衬钢筋混凝土压力管道的模型试验结果进行了对比分析。结果表明,在相同内水压力荷载下,钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道的承载能力与普通钢衬钢筋混凝土压力管道相比,不仅其初裂荷载有所提高,管道的最大裂缝宽度明显降低,钢材的应力值也随钢纤维体积率的增加而减少。 展开更多

关键词 钢衬钢筋混凝土管道 钢纤维混凝土 非线性有限元 承载性能 开裂

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