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长距离供水工程在我国中已得到广泛的应用,但国内相关管道结构理论研究还在起步阶段。目前长距离输水管道转点稳定分析机理研究不够透彻,由于缺少形成标准化的设计体系或相关科研成果支撑,为了保证管道的稳定性,我国管道转点镇墩的体型一般较大。 本文以9-1标南阳输水管线转点处镇墩为研究对象,结合抗滑稳定的基本理论及有限单元法的基本原理,利用有限元软件ANSYS建立镇墩三维有限元模型,计算转点处镇墩自身和基础的应力场和应变场,找出应力应变的分布加以分析。 通过刚体极限平衡法和有限元法分别从材料力学和结构力学的角度分析了镇墩稳定和受力情况。通过刚体极限平衡法验证了三种工况,且得出合理的镇墩尺寸,满足镇墩自身的抗滑稳定要求和地基承载力要求。又通过ANSYS建立三维模型,模拟镇墩完建期、运行期的应力情况,得到镇墩基础的应力分布、镇墩混凝土内部的应力分布及镇墩底面与基础接触面的竖向力和滑动力,分别得到竖向镇墩和水平镇墩的抗滑稳定系数为4.95和5.78,均大于1.5的安全系数,进一步验证镇墩稳定。同时通过两种方法的计算结果,提出增加镇墩迎土面、增大镇墩基础面积、加设管道受力筋等措施,从而达到保证镇墩稳定的前提下使城镇长距离供水工程中镇墩设计更优化、施工更方便,运行更安全、环保,经济效益更高。