钢衬钢筋混凝土管道结构塑性极限分析的曲梁模型和弹性模量调整法研究

钢衬钢筋混凝土管道应用日益广泛，HD值（水头×管径）不断扩大，发生安全事故将引起难以估量的损失，为了对灾害荷载下管道结构的安全评价奠定理论基础，提出克服目前参数敏感性大、难于统一评价问题的管道结构静力极限分析方法，同时给出管道结构在地震作用下的极限分析方法，本项目以管道结构的塑性极限分析法为研究对象，对塑性极限分析的曲梁模型和弹性模量调整法开展以下研究：考虑钢材与外包钢筋混凝土联合承载机理，通过理论分析建立管道结构塑性极限分析的曲梁模型；结合非线性有限元法推导组合内力作用下的曲梁截面广义屈服准则，根据结构模型试验验证和修正曲梁模型和广义屈服准则；改进现有算法，提出适用于曲梁模型静力塑性极限分析的弹性模量调整法；建立考虑多阶振型影响的管道结构拟静力加载模型，提出适用于曲梁模型拟静力塑性极限分析的弹性模量调整法。研究成果可为管道结构的安全评价提供技术储备，同时为工程结构的极限分析提供新思路。

钢衬钢筋混凝土管道应用日益广泛，HD值（水头×管径）不断扩大，发生安全事故将引起难以估量的损失。为了对灾害荷载下管道结构的安全评价奠定理论基础，提出克服目前参数敏感性大、难于统一评价问题的管道结构静力极限分析方法，同时给出结构在地震作用下的极限分析方法，本项目以管道结构的塑性极限分析法为研究对象，重点开展了钢衬钢筋混凝土管道塑性极限分析的曲梁模型和弹性模量调整法研究：考虑钢材与外包钢筋混凝土联合承载机理，发展了管道结构内力分析的曲梁模型和弹性中心法，确定了影响极限承载力分析的截面控制内力，给出了局部钢筋锈蚀和钢衬截面减薄下截面内力分析的曲梁模型；基于塑性极限分析理论，提出了工程结构上限和下限分析的弹性模量缩减法；确定了钢衬钢筋混凝土压力钢管截面单元承载比计算方法，提出了基于曲梁模型和弹性中心法的钢衬钢筋混凝土压力钢管极限分析的弹性迭代法；提出了考虑多阶振型影响的结构抗震极限分析的弹性模量缩减法。同时，在本课题研究工作中，也提出了梁系结构上限分析的一维离散分析模型和计算方法；完善了壳结构极限分析的截面广义屈服准则，并应用于岔管结构的安全评估中；提出了适用于多种材料和多种单元构成的复杂结构极限分析方法；提出了考虑恒荷载作用下的结构极限分析方法；提出了含缺陷管道结构极限分析方法；针对剪切破坏模式和垂直缝面的受拉破坏模式，提出了钢衬钢筋混凝土坝后背管管坝接缝面的安全评价方法；引入考虑材料硬化的整体安全评估极限状态方程，提出了水电站压力钢管整体安全评估方法。