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摘要
为了探究高陡边坡对输气管道安全性的影响,应用ANSYS有限元软件,考虑管道和土体之间相互作用的非线性,建立了高陡边坡处管土相互作用的三维有限元模型,分析了设计工况下管道的应力状态。通过计算发现,高陡边坡处管道的应力集中和最大纵向位移主要出现在下坡段弯管处,管道承受的最大Von Mises应力为189 MPa,最大纵向位移为3. 79 mm,椭圆度为1. 23%,均满足规范要求,高陡边坡处管道的通行方案可行。为了确定合理的管道通行方案,分析了坡高、管径、内压和壁厚对管道应力和变形的影响,分析结果表明:当坡高大于15 m时,应采取增加支墩、采用阶梯式下坡等方式,以减小重力载荷对下坡段弯管的直接作用;大口径管道更容易发生强度和稳定性失效破坏;当内压达到7. 5 MPa时,管道将发生强度失效,但未发生稳定性失效;随着壁厚增加,管道的应力和椭圆度均有所下降,但下降幅度并不大。研究结果可以为山区管道的设计和安全防护提供一定的技术支撑。
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