《表1 土体的材料参数：大直径回填钢管管土相互作用研究》

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《大直径回填钢管管土相互作用研究》

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本文采用有限元软件ANSYS建立回填钢管计算模型，如图1所示．x轴和y轴位于铅直面内，z轴沿管轴线方向．钢管内径3 m，管顶覆土厚度2 m，垫层包角90°，管底垫层厚度0.3 m，沟槽宽B=6 m，沟槽深H=5.3 m．模型宽为7B=42 m，高为4H=21.2 m．钢管采用Q235钢材，管壁厚度14 mm，弹性模量2.06×105MPa，泊松比0.3，密度7 850 kg/m3.实际工程中土体材料参数通常变化较大，根据《CECS 141—2002给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》[14]以及《GB 50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范》[15]，并考虑工程中常见土体材料参数，本文选取典型土体材料参数进行分析，如表1所示．由于原状土呈自平衡状态，故不考虑其质量．钢管采用4节点壳单元SHELL181模拟[16]，土体采用8节点实体单元SOLID45模拟，总计22 470个节点和19 704个单元．模型底部、前后及左右端面施加沿法向的位移约束，顶面自由．进行有限元计算时，考虑了管空工况C1、充水工况C2和满水工况C3，3种工况下钢管内部受力如图2所示，并且钢管轴线方向设计内水压力为1 MPa，忽略地面车辆与温度等荷载作用．