油氣長輸管道道路頂管路面變形有限元模擬與分析

摘 要：油氣管道穿越高等級公路，一般采用頂管穿越方式。頂管穿越過程中會引起路面變形。本文以甬臺溫天然氣管道AYZ008-1～AYZ009沿海中線頂管穿越為例，采用PLAXIS有限元軟件對道路頂管穿越過程進行模擬，并對路面產(chǎn)生的變形進行分析。

關鍵詞：頂管穿越；有限元軟件；路面變形；

中圖分類號：TE83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-04-00268-02

一、前言

本文以甬臺溫天然氣管道AYZ008-1～AYZ009 沿海中線穿越為例，利用PLAXIS軟件模擬頂管施工中套管頂埋深等因素對路面變形的影響。

二、穿越工程概況

AYZ008-1～AYZ009 沿海中線穿越位于寧波市鄞州區(qū)瞻岐鎮(zhèn)合一村東南側(cè)，穿越處路面寬度22m，穿越長度46m，穿越套管覆土厚度為4.60m。

（一）工程地質(zhì)。根據(jù)詳勘報告，場地地層主要由粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土組成。

第①層：粉質(zhì)黏土（Q4mc），黃褐色，可塑，主要成分為黏粒，干強度中等，韌性中等，含少量鐵錳質(zhì)氧化物。其中0～0.2m為耕植土，含少量植物根系。ZK10處表層0.8m夾較多碎石。全場分布，層厚1.40～1.80m，層底高程-0.54～-0.27m。第②層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4mc），灰色，流塑，切面有光澤，干強度高，韌性中等，含少量有機質(zhì)。全場分布，最大揭露厚度6.60m。

本工程頂管穿越地層為第②層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。常年水位線標高為1.0～1.2m。

土層參數(shù)：表2.1-1 土層參數(shù)選取表

考慮了單輪并附有非線性簧上質(zhì)量的作用分析。由于非線性振動方程不能采用簡單的線性的疊加，因而提出解決非線性振動的途徑及方法。這里設定正弦曲線作為全橋振動的彈性曲線，再來進行求解、求出其數(shù)值解、畫出車橋動力響應圖、并重點討論了非線性因素對車橋動力特性的影響。

本文開始就綜述了車輛荷載作用下橋梁的振動分析狀況，簡略地回顧了解決車橋振動問題的基本方法的發(fā)展過程。

本文的主要研究工作可總結(jié)為：（1）建立車橋振動系統(tǒng)的模型，根據(jù)位移協(xié)調(diào)條件與相互作用里的耦合關系，分別建立了車與橋的運動方程；（2）在車輛荷載作用下，用數(shù)值法求出了橋的動力響應，并對橋的動力特性作出分析；（3）討論了非線性振動的解決方法及其對車橋動力特性進行的影響。

本文重點考慮了非線性，并對其進行解決，進一步討論了非線性因素對車橋的影響。掌握其振動規(guī)律，希望能為改善行車的舒適性、平順性等方面提供依據(jù)。

參考文獻：

【1】Yang Y B，Yan J D.Vehicle-bridge interaction for dynamic analysis.Journal of Structural Engineering，ASCE，123（1997），No.11：1512-1518

【2】盛國光，趙 冰.移動振動系統(tǒng)作用下梁的動力分析[J].長沙交通學院學報，2002，18（2）：17-22

【3】張 慶，史家鈞，胡振東.高速車橋結(jié)構耦合作用分析.振動與沖擊，2003，22（2）：49-52

【4】肖新標，沈火明.三種車橋耦合振動分析模型的比較研究[J].西南交通大學學報，2004，39（2）：172-175

【5】肖新標，沈火明.移動荷載作用下橋梁的系統(tǒng)仿真[J].振動與沖擊，2005，24（1）：121-123

【6】楊 予，騰念管，黃醒春，騰延鋒.承受移動均布質(zhì)量的簡支梁振動反映分析[J].振動與沖擊，2005，24（3）：19-23