考虑土体强度参数随机场的横向加载管-土相互作用分析

来源：水利水运工程学报杂志 2024年第2期北京时间：

作者：甘永波,李亚军,李瑞杰,秦浩东,张杰,张彬

摘要：输水管道受滑坡、地震、断层活动等影响将产生横向运动，埋地管道的管-土相互作用问题可归结于管-土接触界面的接触压力研究。基于Abaqus有限元模拟及其二次开发功能，通过土体强度参数随机场模拟土体非均质性，研究受横向荷载的埋地管道与土体之间相互作用，并对3种变异系数工况进行模拟；将模拟结果与均质土条件的确定性结果进行对比，对随机分析模拟结果进行参数分析及概率研究。研究表明：所提方法可以较好地模拟横向荷载条件下管-土相互作用；土体抗剪强度空间变异条件下的管-土结构承载力小于确定性分析结果，土体非均质性对横向荷载作用下浅埋管道破坏机制的影响表现为土体破坏沿强度薄弱的区域发展；土体不排水抗剪强度随机参数水平相关距离对管-土结构承载力影响显著；管道达预设位移时管-土结构承载力服从对数正态分布；考虑工程容许荷载设计，随着安全系数的增大，管-土结构失效概率显著减小，当安全系数取2.5时失效概率小于1%，达到工程可靠水平。

关键词：管-土相互作用, 横向荷载, 有限元分析, 随机场, Abaqus二次开发