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摘要
为解决传统吊管法在水网、沙漠及沼泽等地段管道下沟所面临的实际施工难题，以大管径为研究对象，基于面面接触算法，实现管土耦合作用，构建单向及背向沉管法下沟管道模型，综合考虑管道与压袋自身重力及沟内积水带来的浮力作用，并以节点载荷形式间接实现流固耦合影响，对一般工况、含支墩及沟内积水工况进行分析，获取不同工况下管道力学规律。研究结果表明：针对不同沉管法施工，管道下沟过程可分为沉管下沟前期、稳定期、后期3个阶段；当管道刚接触沟底时，其位移、应力达到极值，相比于一般工况，含支墩工况下管道应力极值点位于临近管沟开挖边界的支墩处；为提高沉管法施工适用性，可在管土接触处铺垫胶皮、减小管沟深度及采用分层开挖管沟等措施，降低管道应力极值；当沟内积水深度大于临界深度时，优先建议采用抽排水措施，当不可避免采用平衡压袋时，建议以沉管下沟稳定期时管道悬空长度作为评判基准，控制压袋与管沟开挖边界间距，以保证管道施工安全。研究结果可为大管径管道设计及施工阶段提供理论指导与技术支撑。
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单位中石化石油工程设计有限公司
