大跨度輸水鋼管倒虹吸變形協調分析

張朋軍，王瑞斌，王章耀

（1.中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西 西安 710032；2.華北水利水電大學土木與交通學院，河南 鄭州 450000）

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隨著大型引水調水工程的實施，如南水北調工程、滇中引水工程等，倒虹吸結構因其輸水能力強和隱蔽性好而被廣泛用于水利交叉工程。倒虹吸管道結構應力、應變與結構規模尺寸大小、回填土的特性等因素存在著復雜的聯系。針對這一問題，胡鈞濤[1]就兩種管身材料推導出水壓作用下單管倒虹吸的內力及變形計算公式，但未對三維倒虹吸結構變形協調進行分析，且僅考慮水壓對結構變形的影響。石長征[2]考慮復雜土質條件和不同支座形式，對剛體-地基的相對錯動進行了研究，結果表明鋼管連接處的支座對地基不均勻變位有利。曾蜜蜜[3]以斜拉倒虹吸鋼管工程為例，選用不同邊界條件對鋼管進行內力分析，為此類工程提供了一定的施工依據。

目前，已有許多學者[4-7]對管體材料為混凝土的倒虹吸結構進行了數值模擬，得到薄弱部位的位移及內力響應值，為下一步的施工提供了重要的參照依據。石艷柯[8]建立三管一聯倒虹吸結構三維數值模型，綜合考慮地質分層及水壓等對結構的影響，對管體和管節變形進行了詳盡的分析，得到合理的管節長度，為待建工程的進一步施工提供了參考。劉可定[9]對溝埋式鋼管倒虹吸結構進行了變形協調計算，驗證了該類結構設計的合理性。

對于管體材料為混凝土的倒虹吸結構已開展較多研究，但目前大多數倒虹吸結構為暗埋式，對于明式鋼管倒虹吸結構的研究較少。……