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内水压力作用下加劲环对压力钢管外围混凝土应力的影响
  • 资料大小:200KB
  • 资料类型:.PDF
  • 资料等级:
  • 发布时间:2021-10-10
资料介绍

通过有限元分析 ,从加劲环厚度 、高度及设置问距三方面 ,探究 内水压力作用下加劲环式压力钢管外 围混凝土 环向应力 的变化规律 。计算表明 ,加劲环厚度越大 ,外 围混凝 土环向应力呈锯齿形波动 .力Ⅱ劲 环高度越 大 ,外围混凝 土环 向应力越小 ;加劲环间距越 大 ,外围混凝土环向应力呈先增 大后 减小 的趋 势。另外 ,从 内水压 力、钢管厚度及压 力钢管半 径三方面 ,研究有无加劲环时外 围混凝土环 向应 力差 的变化 规律。计 算表 明,内水压力 、钢管厚 度及压力 管道半径 越大 ,加劲环对外围混凝土环向应力影 响越大 ;相 比无加劲 环时 ,加劲 环的设置使 得外 围混凝 土环 向应力 有所增大 ,但幅度有限 。 关键词 :加劲环 ;内水压力 ;混凝 土应 力 中图分类号 :TV33 文献标识码 :A 文章编号 :1672—1683(2011)001—0108~02 EffectofStiffenerRingOR theStressofSteelPenstocksOuterConcreteunderInnerPressure YA()Xin gang (TheEasternChina InstituteJbrSurveyand DesignResearch,Hangzhou310014,China) Abst~ ct:Through FEM ,theregularofthehoop stress ofouterconcreteofsteelpenstock with stiffenerring under innerpressure hasbeen studiedintheaspectsofthewidth,heightanddistanceofstiffenerring.Theresultsindicatethehoopstresspresentssawtoothvariationwithwi derstiffenerring.Thehoopstressisincreasinglylesswithhigherstiffenerring.Thehoopstressincreasesfirstly,decreasesatlastwithlonger distanceofstiffenerring.In addition,theregularofthehoopstressdifferenceofouterconcretewhen existing stiffenerring ornotto steelpen stock hasbeen researched in theaspectsofinnerpressure。width and radiusofsteelpenstock.Theresultsindicatethatthehigherpressure,the widersteelpenstockandthebiggerradiusitis,thestiffenerringcanimposegreatereffectonhoopstressofouterconcrete.Comparedwithno stiffenerring.thehoopstressofouterconcreteincreaseswhen stiffenerringsareset,buttheincreasing extentislimited. Keywords:stee1penstock,innerpressure,stressofconcrete 地下埋管常常采用增加加劲环的方法来提高稳定性 以及 在运输 、施工时增加钢衬 的刚度 。关 于加 劲环式压力 钢管 的 抗外压失稳 ,相关的研究成果E 较多 。但是在 内水压力作用 下加劲环对压力钢管 外围混凝 土应 力的影响 ,这方 面的 内容 却鲜有研究成果 。本文将借助 Ansys软件进行有限元线性分 析 ,探究加劲环的设置对压力钢管外 围混凝土应力的影响 。 1 计 算模型及说明 由于加劲环厚度 、间距等参 数是 变化 的 ,因此各项 计算 所建立的模 型不尽相同 ,下面仅以其 中一个较 为标 准的模型 进行 说明 。模型 由钢衬 、加 劲环 和素混凝 土构成 ,其 中加劲 环厚度取 20mm;加劲环高度取 0.2m.力Ⅱ劲 环间距 1ml压 力钢管半径 1.5m;钢管厚度 22mii1。内水 压力 3MPa。钢 管和加劲环的弹性模量 E一210GPa,泊松 比 “一0.3。混凝 土的弹性模量 E=28GPa,泊松 比 u=0.167。模型的轴向长 度取 (加劲环间距十6)m。 边界条件 :模型底部为固端约束 ,轴向为 自由端 ,其他 面 皆为法向刚性 约束 。钢衬外 围的混凝 土厚度较 大 ,主要是 为 了减小边界条件对计算结果 的影 响。 另外 ,钢管 、加 劲环和混 凝土 采用 8节点 的等参 块体 单 元模拟 ,不考虑混 凝 土和钢衬 、加劲 环之 问 的接 触 。加劲 环 式钢管计算模型如图 1所示 。

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