大直径回填钢管管土相互作用研究
【摘要】 目前国内水利水电行业回填钢管的设计主要参考给排水行业规范，但其管径远超出给排水管道，研究大直径回填钢管管土相互作用，完善回填钢管结构设计理论，是当前亟待解决的重要课题.本文建立大直径回填钢管有限元计算模型，假定土体遵守Drucker-Prager屈服准则，钢管与土体交界面采用面-面接触单元，分析了管空、充水和满水工况下管土接触状态、钢管变形、土体位移和管周土压力，并探讨了管径和管土间摩擦系数对管土相互作用的影响.结果表明:管土接触状态在管顶、管腰和管底通常处于黏合状态，胸腔和腋部区域易发生滑动;钢管竖向和水平变形量并不完全相同，充水工况对钢管变形最为不利，满水工况较为有利;管顶土体位移受钢管变形的影响呈“U”形分布，即中间大、两侧小;管周土压力分布在管空和充水工况下较为相似，满水工况下会发生较大变化，土压力在土层交界附近会出现突变现象，其分布形式与Spangler模型存在较大区别;管径增大后，管内水体重力对钢管受力和变形更为不利，故大直径回填钢管设计时应考虑充水工况下的钢管变形;管径越大，管顶土压力平均值越接近棱柱荷载，钢管胸腔到顶部之间土体对管顶土压力影响越
