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原文传递埋地管道极限悬空长度研究

论文题名：	埋地管道极限悬空长度研究
关键词：	管道运输;埋地管道;悬空长度;有限元分析
摘要：	长输管道沿线地质地貌错综复杂，自然条件恶劣，容易受外界载荷（如地质滑坡、坍塌、疏松土体沉降、湿陷性黄土、地震、水毁等）影响导致大跨度悬空，给管道的安全运行带来严重隐患。因此，对悬空管道的研究十分有必要。本文首先利于土体的基本性质和本构方程，分析了埋地管道意外悬空时，可能存在的载荷情况;基于Winkler假设的弹性地基梁理论建立了管道两端埋地段管土作用的悬空管道模型，分析了悬空管道跨中截面和管道内出土端的弯矩和挠度。其次，在应力失效准则范围内，基于Mises屈服理论确定出管道悬空长度判断依据。最后，利用土体的摩尔库伦模型和管线钢材料的Ramberg-Osgood本构方程，采用有限元软件ABAQUS建立了悬空管道的结构静力学分析有限元计算模型。　　本研究主要内容包括：⑴悬空管道上最大应力、最大应变出现在悬空管道的内出土端的上表面，最大位移出现在悬空管道跨中截面，而此处应力较小;最大应力、最大应变和最大位移都随着悬空长度的增加而变大;当悬空管道处于弹性阶段时，管道上最大应力对悬空长度的变化敏感;当悬空管道出现局部屈服时，最大应变对悬空长度的增加比较敏感；⑵在悬空管道的内出端截面上，管道上的Mises等效应力，从上轮廓线到下轮廓线先减小后增大，在上轮廓线处最大。在悬空管道的跨中截面上，管道上的Mises等效应力，从上轮廓线到下轮廓线也是先减小后增大，在下轮廓线处最大；⑶对于管道材料为X60、规格为Φ508×7.4mm、土体介质为粘土、内压为4.3MPa、埋深为2m的输气管道，当悬空长度为93m，最大Mises应力达到管道材料的许用应力。当悬空悬空长度为180m;最大Mises应力达到管道材料的屈服强度。同等条件下，埋地输油管道悬空长度为50m，达到许用应力;悬空长度为73m，达到屈服强度；⑷对于以管道内压为单变量的输气悬空管道，随着内压增加，悬空长度降低;对于以管道壁厚为单变量的输气悬空管道，壁厚增加悬空长度增加。通过本文得到的结果对评价实际的悬空管道有着指导作用，并为管道的维修作业提供直接的理论数据支持。
作者：	武立伟
专业：	化工过程机械
导师：	李晓红
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安石油大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文