不同敷设方式下穿越隧道天然气管道结构应力分析

本文以穿越某隧道天然气管道为研究对象,用土弹簧模拟土对管道的约束作用,基于ANSYS有限元分析对直埋、支墩敷设时的穿越隧道天然气管道建模,并进行了静力学分析。研究表明:管道运行时,最大等效应力出现在管道弯头处,且支墩敷设时管道应力大于直埋敷设;增大弯头曲率半径、缩短滑动支墩敷设间距等方式可减小管道的最大等效应力。论文对穿越隧道管道敷设方式及减小管道应力方法的选择具有借鉴意义。

组合荷载作用下穿越隧道管道的强度分析

穿越隧道管道跨度较大,受力情况复杂,敷设方式不当很容易导致管道失效。基于非线性有限元方法,建立了穿越隧道管道有限元模型,使用管单元模拟管道,非线性土弹簧模拟管土相互作用。参考实际工程数据,考虑了温度和内压组合荷载的作用,对比计算了不同敷设方式、回填土性质和滑动支撑间距等参数下的管道应力及位移,通过分析得到:直埋敷设能更好地保证管道的安全运行,该敷设条件下管道优先选择用黏土回填并进行夯实;若采用支墩敷设的方式,滑动支撑的间隔应取20 m左右,并且对弯管处管道壁厚进行加厚。研究结果可为穿越隧道管道的敷设设计提供一定的参考。