基于综合分析的机场地下管线数字化管理研究

发布时间：2017-08-06 10:00

  本文关键词：基于综合分析的机场地下管线数字化管理研究

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【摘要】：地下管网是机场的一个重要组成部分,机场的生活用水、雨水、污水、通信电缆等都是通过地下管线输送,对机场的安全高效运行至关重要。然而许多机场仍然采用传统的管理方式,管理效率低,使得管线破坏事故频发。因此,为了机场的安全性和高效性,应该推动机场地下管线的数字化。本文在中国民航局科技基金项目—“机场运行保障数字化系统研究”(MHRD201230)的支持下,通过对管道破坏的理论分析、数值分析和爆管分析相结合探讨了管道安全性的判断和预防,最后,通过建立机场地下管网管理系统,实现对管网的数字化管理,具体的工作如下:1、针对抛物线形地表沉降,利用分布角法,求得作用在管道上的荷载,然后采用Winkler地基梁理论,考虑沉降因素、管道因素和土体因素,推导出抛物线形不均匀沉降作用下管道响应的解析解。为了对地表抛物线形沉降作用下管道响应解析解的正确性进行验证,建立了三维管土相互作用有限元模型,通过挠度、剪力和弯矩的对比证明了本文推导的管道响应解析解公式的合理性。最后,利用JavaScript语言编写了在抛物线形沉降作用下管道内力理论解求解软件,嵌入到机场地下管网数字化管理系统中,以此从理论计算角度实现地下管网安全性判断的数字化。2、通过单因素分析法对管道进行了影响因素分析,得到了一些有用的结论;并通过正交试验设计方法拟合得到了管道最大应力与沉降因素、管道因素和管道埋深之间的关系表达式。在此基础上,详细介绍了现有的管道破坏判别标准,然后采用破坏标准与有限元相结合的方法对管道的安全性进行判断,实现在沉降作用下管道的安全分析。3、管网一旦发生破坏,能否及时的对事故作出准确的判断是降低事故损害、防止资源浪费的关键,因此,本文详细介绍了机场地下三维拓扑管网的构建和服务的发布,最后实现基于流向的爆管分析功能。4、本文利用超图SuperMap系列软件,采用B/S架构,开发了基于综合分析的机场地下管线数字化管理系统,实现了全幅显示、漫游浏览、地表开挖、地表透明、飞行浏览、空间量算、剖面分析、爆管分析和管道安全性理论判断等功能。
【关键词】：地下管网 数字化管理系统 地表沉降 安全性判断 爆管分析
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 基于Winkler地基的抛物线形沉降作用下管道响应的理论分析18-28
• 2.1 弹性地基梁模型理论18-20
• 2.2.1 Winkler模型18-19
• 2.2.2 弹性连续介质模型19
• 2.2.3 双参数地基模型19-20
• 2.2 管线结构分析的简化20-21
• 2.3 地表抛物线形沉降作用下的管道响应计算21-26
• 2.3.1 管道上作用荷载的确定21-22
• 2.3.2 地基不均匀沉降作用下管土相互作用模型22
• 2.3.3 抛物线形不均匀沉降下，管道的挠度微分方程22-23
• 2.3.4 管线的竖向位移微分方程的求解23-26
• 2.4 管道内力的电算化26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 抛物线形沉降作用下管道响应的有限元仿真模拟28-40
• 3.1 ABAQUS简介28-29
• 3.2 三维管土相互作用有限元模型的建立29-35
• 3.2.1 模型几何尺寸的确定29-30
• 3.2.2 管土本构模型的选择30-31
• 3.2.3 网格划分与单元的选择31-33
• 3.2.4 管土之间的接触作用33
• 3.2.5 抛物线沉降荷载的施加33-35
• 3.3 有限元结果与解析解的对比35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 抛物线形不均匀沉降下管道响应的影响规律分析与破坏判别40-66
• 4.1 管道危险控制位置的确定40-45
• 4.1.1 管道轴向危险控制截面的确定40-41
• 4.1.2 管道环向控制点的确定41-44
• 4.1.3 管道径向控制点的确定44-45
• 4.2 埋设工况对管道响应的影响规律45-55
• 4.2.1 沉降因素45-50
• 4.2.2 管道因素50-52
• 4.2.3 管道埋深的影响52-53
• 4.2.4 管道材料的影响53-54
• 4.2.5 管土接触模型的影响54-55
• 4.3 正交试验55-59
• 4.3.1 基本概念55-56
• 4.3.2 正交试验设计方案56-57
• 4.3.3 因素影响程度分析57-58
• 4.3.4 基于正交试验的管道最大应力回归公式58-59
• 4.4 管道破坏控制标准59-63
• 4.4.1 基于应力的管道破坏判别标准59-60
• 4.4.2 基于应变的管道破坏判别标准60-61
• 4.4.3 基于沉降梯度的管道破坏判别标准61
• 4.4.4 数值方法与上述标准的结合61-63
• 4.5 本章小结63-66
• 第五章 基于supermap的机场地下管线的爆管分析66-76
• 5.1 SuperMap简介及应用66-67
• 5.2 机场地下管网的构建67-71
• 5.2.1 管网数据结构的设计67-69
• 5.2.2 三维拓扑管网的构建69-71
• 5.3 服务发布71-72
• 5.4 基于流向的爆管分析72-75
• 5.4.1 管网流向设置72-73
• 5.4.2 基于流向爆管分析功能的实现73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 基于综合分析的机场地下管线数字化管理系统的开发76-82
• 6.1 需求分析76
• 6.2 系统设计76-78
• 6.2.1 总体结构设计76-77
• 6.2.2 功能模块设计77-78
• 6.3 功能实现78-81
• 6.3.1 基本操作功能78-79
• 6.3.2 分析功能79-80
• 6.3.3 管道安全性判断与预测功能80-81
• 6.4 本章小结81-82
• 第七章 结论与展望82-84
• 7.1 结论82-83
• 7.2 展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 附录A90-93
• 附录B93-95
• 附录C95-98
• 附录D98-106
• 作者简介106

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本文编号：629338