落石冲击荷载作用下埋地PCCP应力应变响应

作     者：毛昊然 程琳 杨杰 马春辉 袁兴国 MAO Hao-ran;CHENG Lin;YANG Jie;MA Chun-hui;YUAN Xing-guo

作者机构：西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710000 华能澜沧江水电有限公司昆明650000 

出 版 物：《长江科学院院报》 (Journal of Changjiang River Scientific Research Institute)

年 卷 期：2022年第39卷第8期

页      面：113-119页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划面上项目(2019JLM-55) 陕西省水利厅科技技术项目(2018SLKJ-5) 

主　　题：PCCP 埋地管道 冲击荷载 落石 有限元模型 动力响应 

摘      要：针对影响预应力钢筒混凝土管(PCCP)安全运行的落石冲击问题,以实际工程为原型,利用有限元理论建立了球形落石冲击埋地PCCP的“石-土-管模型,在完成静力荷载工况计算的基础上,模拟落石冲击埋地PCCP的过程。通过改变落石半径、落石高度,分析不同落石冲击荷载作用下管道的应力和塑性应变规律。研究结果表明:落石冲击对PCCP的破坏主要为环向受拉塑性破坏;相比于落石高度,落石半径的改变对PCCP的影响更大;10m的悬空高度下,半径超过1.4 m的落石将会使混凝土管芯产生超过16.0×10^(-4)的塑性应变,砂浆产生超过9.1×10^(-4)的塑性应变,导致材料出现可见裂缝;冲击荷载对PCCP各部件的破坏顺序是混凝土管芯、砂浆、钢筒和预应力钢丝,且在混凝土管芯开裂后,钢筒和预应力钢丝的Mises应力将会迅速增大并屈服破坏。