本书系统地研究了管道在介质环境、地质灾害及第三方活动等复杂服役环境下的失效形式；建立了管道冲蚀、腐蚀、流致振动、地震、山体滑坡、落石、采空塌陷、机械挤压、基坑开挖、悬空、爆炸载荷、地面压载等环境载荷下的管道力学模型，揭示了不同工况下管道力学行为及失效机理。
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“博士后文库”序言
前言
第1章 管道服役环境 1
1.1 复杂介质环境 1
1.2 地质灾害 1
1.3 第三方活动 7
第一部分 复杂介质环境
第2章 管道冲蚀磨损机理 10
2.1 气固两相流弯管冲蚀磨损机理 10
2.1.1 冲蚀磨损模型 10
2.1.2 弯管冲蚀磨损 11
2.1.3 多弯管路冲蚀磨损 17
2.2 带缺陷弯管冲蚀磨损机理 20
2.2.1 含单一缺陷弯管冲蚀 20
2.2.2 缺陷几何尺寸的影响 24
2.2.3 多缺陷弯管冲蚀 26
2.3 气固两相流三通管冲蚀磨损机理 27
2.3.1 三通管计算模型 27
2.3.2 流场与冲蚀规律 28
2.4 液固两相流三通管冲蚀磨损机理 36
2.4.1 三通管计算模型 36
2.4.2 流场与冲蚀规律 36
第3章 含复杂腐蚀缺陷管道剩余强度评价 38
3.1 含腐蚀坑群管道剩余强度评价 38
3.1.1 单点腐蚀坑 38
3.1.2 多点腐蚀坑 42
3.2 基于多层腐蚀坑的管道剩余强度评价 44
3.2.1 含多层腐蚀缺陷模型 44
3.2.2 管道剩余强度 45
3.3 内外腐蚀共存的管道剩余强度评价 47
3.3.1 周向腐蚀缺陷影响 47
3.3.2 内外腐蚀缺陷重合 49
第4章 管路系统流致振动特性 51
4.1 多弯管路系统动力学分析 51
4.1.1 L型充液管道模态分析 51
4.1.2 水下管路系统模态分析 52
4.1.3 非定常流下管道振动特性 55
4.2 U形充液管道动力学分析 57
4.2.1 U形管道模型 57
4.2.2 管道模态分析 58
4.2.3 充液过程中管道力学分析 59
第二部分 地质灾害
第5章 地震灾害下埋地管道力学行为 64
5.1 跨断层埋地管道分析方法 64
5.2 走滑断层作用下埋地管道力学 65
5.2.1 软土地层中管道力学行为 65
5.2.2 硬岩地层中管道力学行为 72
5.3 逆断层作用下埋地管道力学 76
5.3.1 软土地层中管道力学行为 76
5.3.2 硬岩地层中管道力学行为 82
5.4 地震波作用下埋地管道力学响应 85
5.4.1 地震波作用下管道分析方法 86
5.4.2 黏弹性边界及地震动输入机制 90
5.4.3 数值计算模型 92
5.4.4 管道截面应力“偏移效应” 93
5.4.5 关键参数分析 95
第6章 山体滑坡作用下埋地管道力学行为 102
6.1 管道力学模型 102
6.2 控制方程 104
6.2.1 管段Ⅰ 104
6.2.2 管段Ⅱ 105
6.2.3 管段Ⅲ 105
6.3 力学模型求解 105
6.3.1 待定系数分析 105
6.3.2 待定系数求解 107
6.4 算例分析 109
6.4.1 滑坡宽度 109
6.4.2 滑坡力 110
6.4.3 管道壁厚 111
6.5 滑坡段埋地管道仿真分析 113
6.5.1 数值计算模型 113
6.5.2 滑坡床性质对管道力学影响 113
第7章 落石冲击作用下管道力学行为 116
7.1 落石冲击架设管道力学行为 116
7.1.1 计算模型 116
7.1.2 管道力学响应 116
7.1.3 参数分析 118
7.2 落石冲击埋地管道力学行为 121
7.2.1 计算模型 121
7.2.2 管道屈曲过程分析 122
7.2.3 参数分析 123
第8章 采空塌陷区埋地管道力学行为 126
8.1 塌陷区管道基本特征及力学模型 126
8.1.1 塌陷区管道基本特征 126
8.1.2 塌陷区管道力学模型 127
8.2 管道力学行为 128
8.2.1 计算模型 128
8.2.2 管道力学行为 129
8.2.3 管道参数影响 131
8.2.4 围土参数影响 136
第三部分 第三方活动
第9章 机械挤压作用下管道力学行为 139
9.1 埋地管道凹陷行为特征 139
9.1.1 管道载荷-变形关系 139
9.1.2 内压影响 141
9.2 外部硬物挤压管道凹陷行为 142
9.2.1 计算模型 142
9.2.2 管道凹陷演变过程 142
9.2.3 挤压方式影响 144
第10章 基坑开挖作用下邻近管道力学行为 153
10.1 埋地管道变形分析 153
10.1.1 弹性地基梁的微分方程 153
10.1.2 微分方程的通解 154
10.1.3 均布载荷下的特解 156
10.1.4 三角形载荷下的特解 157
10.2 无支护基坑开挖对邻近管道力学影响 158
10.2.1 计算模型 158
10.2.2 管道力学行为 158
10.2.3 土体参数的影响 160
10.2.4 管道参数的影响 163
10.2.5 基坑参数的影响 166
10.3 基坑支护对管道力学行为影响 167
10.3.1 计算模型 167
10.3.2 支护前后对比 168
10.3.3 支护结构厚度影响 169
10.4 基坑开挖对邻近并行管道影响 170
10.4.1 计算模型 170
10.4.2 并行管道力学 170
10.5 支护与开挖方式对邻近管道影响 171
10.5.1 不同支护方式 171
10.5.2 基坑开挖方式 176
第11章 悬空管道力学行为 180
11.1 管道悬空长度的影响 180
11.2 影响参数分析 184
11.2.1 管道直径 184
11.2.2 管道壁厚 185
11.2.3 输气管道内压 186
11.2.4 输油管道流体 187
第12章 爆炸载荷下埋地管道力学行为 189
12.1 数值仿真方法 189
12.1.1 ALE算法与耦合 189
12.1.2 材料模型与参数 189
12.2 地表爆炸载荷下埋地管道力学行为 191
12.2.1 无压管道力学行为 191
12.2.2 压力管道力学行为 195
12.3 空中爆炸载荷下埋地管道力学行为 198
12.3.1 数值计算模型 198
12.3.2 管道力学行为 199
12.4 地下爆炸载荷下埋地管道力学行为 202
12.4.1 数值计算模型 202
12.4.2 管道力学行为 203
12.5 两点爆炸载荷下埋地管道力学行为 206
12.5.1 数值计算模型 206
12.5.2 管道力学行为 206
第13章 地表压载区埋地管道力学行为 210
13.1 压载区管道力学行为 210
13.2 参数分析 211
13.2.1 地表载荷 211
13.2.2 载荷区长度 212
13.2.3 回填土弹性模量 213
13.2.4 管道内压 214
13.2.5 管道壁厚 215
第14章 落物冲击下海底管道力学行为 216
14.1 块状落物冲击海底管道力学行为 216
14.1.1 几何模型 216
14.1.2 基本假设 217
14.1.3 数值模型对比 217
14.1.4 计算结果 217
14.1.5 敷设条件影响 219
14.1.6 块状落物冲击速度影响 223
14.1.7 块状落物端部形状影响 224
14.2 梁式落物冲击海底管道力学行为 226
14.2.1 数值计算模型 226
14.2.2 梁式落物形状影响 228
14.2.3 梁式落物交错冲击影响 230
14.3 受冲击海底管道的压溃失效机理 232
参考文献 234
编后记 238
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