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专论综述

摘 要：城市供水管网爆管事件频发对城市的运行安全造成直接影响。结合上海11·16溧阳路四平路
爆管事件，系统介绍了本次爆管事件概况，同时，利用本次爆管事件现场调查数据，采用3D激光扫描
技术和三维数值建模方法，对本次爆管管道进行了有限元建模分析，研究了供水管道存在初期裂缝情
况下，裂缝末端应力集中与管内内水压力和裂缝长度发展变化相互关系，采用动力分析方法模拟了管
道从裂缝发展到管体破坏形成爆管的物理过程。结果表明：供水管道在其裂缝末端由于应力集中引
起管体裂缝会继续发展，且随管道水压增大而增大，其增速与裂缝长度密切相关；管道发生开裂后其
临界破坏水压随初期裂缝长度的增长而降低，结合本次爆管事件周边获得的三个测点实测水压推断
了爆管管道初期裂缝断面圆心角应大于26°；管道爆管破坏过程模拟显示管道残片随裂缝开展向管
顶转动，直至形成贯通裂缝完全脱离管道，脱落管片在内水压及外部荷载作用下会发生剧烈的转动和

向外弹射，从而导致爆管产生极大的瞬间破坏作用。
关键词：供水管网；管道爆管；裂缝；有限元；动力分析

城市供水管网大口径供水管道爆管事件

动力模拟与机理分析

□ 同济大学上海防灾救灾研究所 胡群芳，苏航剑，王 飞

□ 同济大学建筑与城市规划学院 赫 磊
□ 上海市供水调度监测中心 朱慧峰

因，市政管网运行中频发各类事故或灾害，一
0 引言
旦事故发生将会产生大面积停水停气事故，
近年来随着我国城市化进程的快速发 甚至是爆管、爆炸和地面塌陷，导致严重的

展，各地城市基础设施建设也密集开展。城 社会影响或次生灾害。以国内大城市北京、上

市市政管网作为城市生产、生活的生命线工 海、广州等城市供水管网为例，平均每年供水
程，对保障城市平稳安全运行至关重要。然 管网爆管事件可达5次以上 [1][2] 。例如，2017年

而，由于城市市政管网系统敷设情况复杂、管 11月16日下午14：35左右，上海市溧阳路四平
[3]
网密集分布在道路下相互干扰大、运行中承 路发生一起严重的大口径供水管爆管事件 ，
受多种荷载作用且检测监测维护难度高等原 爆管事件发生后导致路面交通中断达12h，因

12 地下管线管理