埋地钢质输气管道动态挖掘响应的试验研究及模拟分析.PDF

振　动　与　冲　击 第３６卷第１期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１２０１７　  埋地钢质输气管道动态挖掘响应的试验研究及模拟分析 １ １ ２ １ ２ 徐涛龙 ，姚安林 ，曾祥国 ，李又绿 ，李　星 （１．西南石油大学 石油与天然气工程学院，成都　６１０５００；２．四川大学 建筑与环境学院，成都　６１００６５） 　　摘　要：研究在已有工作的基础上，对钢质输气管道在多种挖掘工况下的动态响应展开较全面地分析。将不同工 况（驱动力油缸、挖掘高度、挖掘角度、挖掘齿数等）组合设计并实施了２１组动静态试验。建立挖掘机 －管道 －土壤的 ＡＤＡＭＳ多体动力学模型，根据油缸压力及位移测试数据，实现ＳＴＥＰ函数和脚本（Ｓｃｒｉｐｔ）仿真控制，还原典型测试工况并 获得动静态挖掘载荷，并由此判断挖掘动载系数。最后，根据模拟提取的动静态载荷，运用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ得到管道 测点的动静态应变，且与测试结果吻合较好。结合试验及模拟手段对多种挖掘工况下的斗尖动载系数进行了定量识别， 研究成果对制定复杂环境下埋地输气管网挖掘破坏防控措施具有一定参考价值。 关键词：挖掘机具；埋地输气管道；动态挖掘响应；动载荷系数；数值模拟 中图分类号：ＴＥ８８　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１７．０１．０３４ Ｔｅｓｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｄｉｇｇｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆｂｕｒｉｅｄｓｔｅｅｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｕｎｄｅｒｅｘｃａｖａｔｏｒｌｏａｄｉｎｇ １ １ ２ １ ２ ＸＵＴａｏｌｏｎｇ，ＹＡＯＡｎｌｉｎ，ＺＥＮＧＸｉａｎｇｇｕｏ，ＬＩＹｏｕｌü，ＬＩＸｉｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｉｌ＆ＮａｔｕｒａｌＧａｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０５００，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｕｂｌｉｓｈｅｄｒｅｓｕｌｔｓｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｓｔｅｅｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓ ｄｉｇｇｉｎｇｃａｓｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｈｅｒｅ．Ｔｏｔａｌ２１ｓｔａｔｉｃ／ｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｇｒｏｕｐｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｙｌｉｎｄｅｒｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｇｇｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｇｇｉｎｇａｎｇｌｅｓａｎｄｄｉｇｇｉｎｇｔｅｅｔｈｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｉｌｍｕｌｔｉｂｏｄｙ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＤＡＭＳ．ＳＴＥＰｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＳｃｒｉｐｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃｙｌｉｎｄｅｒｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｔｏｒｅｐｒｏｄｕｃｅｔｙｐｉｃａｌｔｅｓｔｃａｓｅｓａｎｄｔｏａｃｑｕｉｒｅｄｙｎａｍｉｃ／ ｓｔａｔｉｃｄｉｇｇｉｎｇｌｏａｄｓ，ｔｈｅｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｉｇｇｉｎｇｌｏａｄｆａｃｔｏｒｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｉｃ／ｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｓ