基于高聚物注浆修复的地下排水管道动力荷载响应分析

作     者：李世坤 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐建国;杜朝伟

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：地下排水管道 注浆修复 交通荷载 地震荷载 试验研究 

摘      要：随着经济的发展和城市规模的扩大,我国地下排水管道建设发展迅速,在交通荷载和地震荷载作用下地下排水管道灾害事故日益频发,造成其渗漏、脱空和断裂等情况,严重影响环境与群众安全。高聚物注浆作为修复地下管道脱空的一种新型技术,可快速填充脱空区域,压密土体,但是目前对高聚物注浆修复脱空管道效果的分析较少。针对上述情况,本文开展了地下排水管道在交通荷载和地震荷载作用下的动力响应及高聚物注浆修复脱空管道的效果分析。主要研究内容如下:(1)认识目前地下管道受力研究现状、非开挖修复技术和高聚物注浆技术的发展,基于有限元分析理论,利用ABAQUS数值分析软件,建立了管道与土体相互作用的力学模型。(2)利用ABAQUS有限元软件建立了带有承插口结构的排水管道三维数值模型,并通过编写Dload子程序实现了移动车载的施加,计算提取了管道在正常埋置、底部脱空和注浆修复后的应变、位移和承插口部位的环向Mises应力,分析了高聚物注浆对脱空管道的修复效果,研究了不同管道埋深、不同车载大小和不同行车车速对排水管道动力响应的影响。(3)利用创建的有限元模型,对正常埋置管道、底部脱空管道和注浆修复管道进行了地震反应的等效线性分析,用自编程序处理输出数据,进行多次迭代计算。提取了不同工况和不同场地类别(Northridge波(Ⅰ类场地)、Taft波(Ⅱ类场地)、EL-Centro波(Ⅲ类场地)和天津波(Ⅳ类场地))管道的竖向加速度、横向加速度和竖向位移时程以及管道J3钢承口的最大拉应力和最大压应力时程,分析了高聚物注浆对脱空管道的修复效果,研究了不同场地类别地震波对排水管道动力响应的影响。(4)开展了地下排水管道不同车速的行车荷载试验,测试了正常埋置、底部脱空和注浆修复后管道的应变,并与数值模拟结果进行对比分析,以此验证了数值模型的合理性和准确性。