埋地管道出土处位移和应力分析

埋地管道出土处位移与应力受到诸多因素的影响,且各个影响参数具有非线性相关性。为研究埋地管道在出土处的变形特征以及力学行为相应,以福建省莆田市某管网工程为研究对象,运用ABAQUS软件建立埋地管道与土体三维数值仿真模型,计算埋地管道在不同温度差、管道内压力以及土体致密度条件下的应力和位移变化。结果表明：埋地管道出土处的应力最大值主要发生在埋地反弯点和出地反弯点,埋地管道出土处的变形最大值主要发生在出土直线段;埋地管道出土处的最大应力和最大应变均随着工作温度和管道内压力的增加而呈线性增加;最大应力随着土层致密程度的增加而增加,最大应变随着土层致密程度的增加而减小;最大应力随着管道埋深的增加而增加,最大位移随着管道埋深的增加而减小。     

温度应力作用下直埋供热管道非线性屈曲分析

直埋供热管道在温度应力作用下的屈曲变形是管道设计的一个重要问题。应用有限元软件ANSYS,建立三维管土相互作用的有限元模型,模拟出温度应力作用下管道非线性屈曲变形过程。对不同的管道埋深、管径、管土摩擦系数以及初始缺陷等影响因素进行参数化分析,得出了不同因素影响下管道的临界屈曲温差和屈曲变形规律。结论表明在初始缺陷小,埋深大,管径大等情况下直埋供热管道具有较强的整体稳定性。     

地面沉降荷载对埋地管道安全影响研究

基于ABAQUS有限元软件建立地面沉降荷载作用下含内压管道有限元模型,探究地面沉降荷载作用下含内压管道的应力和变形特征,研究沉降位移和沉降区尺寸对运行状态下埋地管道力学性能的影响规律。该模型综合考虑材料非线性应力应变特征和管土非线性相互作用,较为真实地模拟地面沉降荷载作用下含内压管道的受力情况。研究表明：地面沉降荷载作用下含内压管道最大Mises应力和最大竖直位移均发生在沉降区中心处;管道最大Mises应力随着沉降位移增大而不断增加,其应力增大速率不断降低;沉降区尺寸对管道最大Mises应力的影响没有沉降位移显著。     

某高温高压供热管道事故分析

本文针对某直埋高温管道破裂,对导致管道失效的各种应力破坏形式进行了分析,提出直埋管道在设计计算时要充分考虑管道刚度以及内压、温度、局部屈曲对壁厚的影响,同时要注意直埋管道环境变化对管道的影响,从而提出一种针对性的补救措施。     

砂土地层隧道施工对埋地管道影响的模型试验研究

针对砂土地层隧道施工对埋地管道产生的不利影响,综合考虑管道埋深、隧道埋深,管隧交角影响因素,采用室内模型试验对埋地管道的变形特性进行了研究,在试验研究的基础上,基于管道许用应力原理和管道弯曲变形理论,建立了关于管道埋深、隧道埋深和管隧交角的管道安全的控制标准。研究得到结论如下:(1)管道位移基本服从高斯分布,管道最大位移和位移曲线宽度系数分别与隧道埋深和管道埋深呈非线性非单调变化关系,与管隧交角均呈非线性减小的关系;(2)定义管隧近接系数和管道变形系数用于描述管隧近接程度和管道变形程度,管隧垂直时管道变形系数和管隧近接系数服从4次多项式函数,当管隧近接系数约等于0.8时,管道变形程度最大;(3)不同管隧交角下管道归一化曲线较为接近,考虑到管道的整体变形,管隧交角在60°~90°时,管道变形最为严重,管隧交角与管道变形系数大致服从3次多项式函数分布。     

滑坡带埋地管道力学强度分析

针对西部某滑坡段埋地管道的实际工况环境,开展了滑坡段埋地管道受力的理论分析,由于滑坡带的埋地管道受力非常复杂,因此,用有限元法建立了滑坡段埋地管道与土壤互作用的有限元力学模型,该模型可以方便和准确地模拟埋地管道与土壤的相互作用以及管道不同工况和不同边界条件下的应力和变形。根据该模型,详细地分析和研究了不同斜坡角度和不同滑坡长度下管道内的最大应力、应变的变化,重点分析了西部某段埋地管道的斜坡角度为20?时,管道内的最大应力随滑坡段长度的变化关系,为安全滑坡段长度的设计提供了理论依据,该方法可以在类似的斜坡地段埋地管道中推广应用。     

走滑断层作用下埋地天然气管道性能分析

依托中亚天然气管道D线穿越F8活动断裂带工程,采用有限元研究方法,研究冻土区埋地管线在走滑断层位移作用下的变形问题。结果表明,随着断层位移增加,管道的变形和弯曲程度增大,管道在断层两侧存在应力应变集中。管道径厚比和内压对管道变形应变存在一定影响。     

城镇埋地燃气钢管变形量控制值分析

针对城镇埋地燃气钢管，提出管道应力校核准则。根据城镇燃气规范体系，埋地燃气钢管应力校核通常按管道的许用应力考虑，管道内压引起的轴向应力和外部荷载引起的轴向弯曲应力之和，应不大于管道许用应力。基于应力校核准则，给出埋地燃气钢管变形量控制值的确定方法。利用有限元计算软件，以最大工作压力1.0 MPa、DN 500 mm的埋地燃气钢管为例，进行变形量控制值计算。埋地燃气钢管变形量控制值与管材、管径、壁厚、地下施工影响区及土壤的基床系数等因素有关，在实际计算时应结合具体工况参数。     

某输水管道支承网架温度应力测试分析

某输水管道采用螺栓球节点交叉桁架系网架作为支承结构,建成多年后沉降观测数据存在异常情况,结构设计验算与安全复核结果则显示,在考虑温度影响下,有61根杆件应力超过允许应力,网架结构不能满足使用要求。为此文中通过对该网架支承结构进行温度应变及沉降变形监测,来分析温度变化对网架的影响及沉降变形的异常情况。结果表明,支承网架的沉降主要由温度变化引起,网架结构在纵向存在较强的约束,使得纵向杆件在温度变化时产生较大温度应力。     

直埋供热管道应力及热位移的分析

分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化,研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。     

跨断层长输管道受力性能的影响因素分析

为研究跨断层管道的受力性能及其影响因素,分别选取实际工程中管道和土体的本构参数,利用大型有限元Abaqus软件进行了仿真模拟,其中长输埋地管道采用薄壳壳单元,围绕管道周围的土体则采用三维实体单元,在有限元软件中建立管道与土体非线性接触模型。通过模拟长输管道在断层作用下的受力变化过程,主要研究了管道壁厚、管径、场地土、管道埋深、管道穿越角、断层类型以及断层错动量等参数对管道应变反应的影响。研究结果表明,管道在断层错动下沿管轴方向的应力、应变呈反对称分布;小管径管道和厚壁管道有利于提高管道的受力性能;管道浅埋可以削弱周围土体对管道的约束作用;选择均一性质的软质砂土填埋管沟可避免土层不均匀变形;穿过断层的交角接近45°时,管道受到的破坏最小。     

不同滑坡形式下埋地管的纵向受力分析

滑坡变形带中的埋地排水管一旦开裂破坏,管道中的水将直接渗入坡体中,使坡体变形加速而破坏,因此,在进行滑坡变形带中埋地管的设计时必须考虑坡体变形对管道的影响。本文讨论牵引式滑坡和推移式滑坡两种不同形式下埋地管的纵向受力和变形特性,在一定的假设条件下,推导得出两种形式滑坡中管道的弯矩、剪力、位移以及最大应力。工程实例验证表明:由于推移式滑坡中的管道有被动土压力作支撑,在相同外力作用下,推移式滑坡中的管道应力明显高于牵引式滑坡中的管道;如果在滑坡变形带中采用PVC管,因其纵向伸长率较大,变形控制条件比较容易得到满足,需将强度指标作为设计考虑的主要因素,对最大应力超过管道许用应力的可采取更换强度较高的管材或增加管道壁厚的方法来达到强度要求。     

天然气长输管线埋地管道气体温度的研究及应用

天然气埋地管道温度与撬装管道温度均呈季节性变化,但是撬装管道气体温度随季节性变化更为明显,并且受天气影响较大。研究埋地管道气体温度与撬装管道气体温度变化趋势,有助于帮助运行人员合理的使用换热设备,降低能耗。同时,通过埋地管道温度的研究能更加精确的计算埋地管道储气量。     

基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟研究

为得到直埋供热管道在热-应力耦合作用下受到应力影响的结果,设计基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟.计算直埋供热管道内压应力,结合材料力学计算不同的管壁压力,从而得到管壁厚度;建立管道内部热力变化模型,计算管壁在两端不被束缚时的伸长量以及缩短量;模拟管道热-应力耦合数值变化,基于有限元软件划分网格结构,设计...     

直埋敷设供热管道的三维有限元分析

本文以钢管管径为610mm的直埋敷设供热管道为例,采用ANSYS有限元分析软件对供热初期的管道进行管道与土壤相互作用的三维有限元分析,得到了管道变形和截面应力的变化规律,对比分析了管道膨胀区域填充垫块对管道变形和应力的影响,其结论可为直埋敷设供热管道的设计及计算提供借鉴。     

交通荷载作用下埋地管道纵向受力计算

为研究车辆行驶通过未经处理的埋地管道上方时管道纵向应力分布形式及其影响因素,采用Winkler弹性地基梁模型,提出相应的简化计算方法,并通过现场试验和数值模拟进行验证。对比理论计算、现场实测数据及数值模拟结果发现,三者所得的管道纵向应力分布规律一致,随管道埋深和管径变化的规律一致;由于存在荷载动力放大效应,管道实际纵向应力明显大于理论计算结果。结果表明:运用Winkler弹性地基梁模型和本文的简化方法计算交通荷载作用下埋地管道纵向应力是可行的;理论计算公式中附加应力扩散角和地基系数取值会对计算结果产生一定影响,但影响较小;可引入动力影响系数对计算结果进行修正,并给出影响系数的建议值。     

岩溶塌陷作用下埋地PE燃气管道力学行为研究

基于ABAQUS软件构建了穿越岩溶区域的埋地PE燃气管道有限元分析模型,研究了燃气管道的力学响应行为和敏感参数影响规律,结合多元非线性回归理论得出了影响因素的敏感度排序。研究结果表明：(1)岩溶塌陷作用下采用较小的管径有利于提高管道的安全系数;内压的变化对管道危险截面的影响较小,但内压产生的反作用力能在一定程度上抑制管道的压缩变形;土体弹性模量较大时能有效减缓管道的竖向位移及应力响应,但在一定塌陷宽度范围内(6m附近)将起到反作用;较小的管土摩擦系数有利于减小土体束缚,但同时应避免摩擦系数过小导致轻微的土层错动即易引发管土相对位移。(2)岩溶塌陷作用下管道力学响应敏感因素排序为：土体弹性模量>管土摩擦系数>管道直径>管道内压。     

受腐蚀埋地式混凝土管管周土压力的计算模式初探

作用在埋地管管周的土压力是管道和周围土体相互作用的结果,埋地式污水混凝土管道受腐蚀后其变形能力将有所变化,对管周土压力也会产生相应的影响。论文首先讨论了腐蚀作用对管道截面整体刚度以及管土相对刚度的影响;根据腐蚀程度对管壁弹性模量的变化进行定量化折减,进而将其刚度的变化反映到混凝土管道相对刚度影响系数上,结合前人的计算模型,推导了反映受腐蚀埋地式混凝土管管周的土压力计算公式。研究可为对埋地混凝土污水管道腐蚀的后续研究提供基础资料及参考,对管道设计及其使用过程中的力学状态分析具有一定的指导意义。     

银川火车站跨线钢结构天桥温度效应分析

均匀的温度场变化会对超静定结构产生不利影响,被约束结构在温度作用下会发生变形并产生内力。本文研究银川火车站跨线钢结构天桥网架在外界温度应力场作用下产生的内力和变形对网架的影响,利用Midas Civil有限元软件对该网架进行静力和温度应力计算,通过结果分析,总结温度应力场对网架结构的影响。     

供热管道应力分布式实时监测方法与原型试验

为了定量评估供热管道的结构安全,提出一种基于分布式光纤传感器的供热管道应力状态实时监测方法,介绍监测系统的实施方案。根据管道弯曲变形、热膨胀变形的力学机理及其与弯曲应力、轴向压应力的作用关系,建立利用应变监测数据提取轴向名义应变、轴向压应变,进而量化供热管道应力状态的理论基础。利用某直埋供热热水管段进行原型试验,对方法的有效性进行检验。原型试验表明:监测系统可实时获得工作管纵向应变曲线,提取轴向名义应变,实现供热管道锚固段、过渡段的识别。利用纵向应变、轴向名义应变以及运行温度、内压的监测数据,可以定量获得工作管弯曲应力、轴向压应力及环向应力。对监测数据的分析发现,当量应力的最大值可能出现在过渡段内,与工作管弯曲应力的分布有关。根据监测结果可实时评估供热管道结构安全,根据当前状态修正管道运行参数,弥补了现有监测手段难以真实反映供热管道应力状态的缺陷。