摘要
高聚物注浆非开挖修复技术目前已广泛应用于地下管道的渗漏脱空修复，但对修复后管道计算理论和方法的研究相对不足。为此，本文依据弹塑性理论建立管-土-高聚物相互作用分析Winkler模型和Vlazov模型，然后将上述模型应用于正常管道、脱空管道、高聚物注浆修复管道的静力和动力响应分析，同时将计算值与现场试验值进行对比，开展埋地排水管道高聚物注浆修复受力与变形特性研究。主要研究内容如下:(1)通过总结、归纳目前埋地管道管土相互作用相关研究，依据弹塑性理论建立管-土-高聚物相互作用分析Winkler模型和Vlazov模型，推导高聚物注浆修复管-土-高聚物相互作用计算公式。 (2)基于传递矩阵法，利用上述建立的管-土-高聚物相互作用分析Winkler模型和Vlazov模型模拟管-土-高聚物相互作用，编制MATLAB计算程序，对地下管道高聚物注浆修复前后的受力变形进行计算。考虑管-土-高聚物相互作用的Winkler模型和Vlazov模型计算得出的径向变形和环向弯矩计算值与试验值基本一致，模型可用于管道的计算分析。 (3)参照现场试验结果，并与模型计算结果进行对比，探讨Winkler模型和Vlazov模型的准确性和合理性，并开展管道脱空高聚物注浆修复后受力变形特性研究，工况包括管道埋深、荷载集度、回填土弹性模量、管道壁厚等。经高聚物注浆修复后，管道的径向变形、轴向内力和环向弯矩都接近正常管道，说明高聚物注浆具有较好的修复管道功能。 (4)进一步依据弹性地基梁理论，建立考虑行波效应的高聚物修复管道纵向和横向振动模型，地震输入采用人工生成的随机地震波，然后对管道振动方程进行求解，开展长埋地管道在正常、脱空和高聚物注浆修复三种情况下的地震响应分析。考虑行波效应后，管道各测点的反应有明显的相位特性，行波效应下，脱空后管道位移峰值会比正常情况下增加100％～300％，而高聚物注浆后管道的变形量与正常情况相比存在20％～30％差距，说明底部脱空对于管道的变形会有很大的影响，而高聚物修复可以使管道力学性能基本恢复到正常水平。
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