超1 m直径薄壁钢管抗弯极限承载力与局部屈曲破坏机理研究

随着国内外管道工程的规划建设及石油天然气日益加大的需求,钢管作为油气输送及管桩结构的重要构件,大口径化已成为主要的发展方向。针对大直径、大径厚比的螺旋焊缝钢管(SAWH)受弯性能研究较少的现状,对大径厚比大口径的13根SAWH和2根直焊缝管(SAWL)的受弯性能进行对比研究,径厚比从65. 7变化到118. 7,直径介于1 065～1 070 mm。通过参数分析研究初始缺陷、残余应力、径厚比及屈服强度对受弯性能的影响。结果表明:径厚比较大时,受压区较早出现局部屈曲,并显著降低构件的承载力与延性。变形能力得益于残余应力,得到一定程度的强化,抗弯极限承载力未出现明显变化。屈服强度越高,抗弯极限承载力越大,临界曲率反而越小。随着初始缺陷的增加,承载力急剧下降,在实际工程中要严格控制钢管的初始几何缺陷。

薄壁焊缝SAWH钢管局部屈曲与受弯承载力

随着国内外基础建设规模日益加大,对大直径、大径厚比的螺旋焊缝钢管SAWH的需求不断深化。薄壁钢管结构服役时主要承受由弯曲形变引起的荷载,但国内对钢管受弯尤其是纯弯的研究较少,且尚未有试验对螺旋焊缝管与直焊缝管的抗弯性能进行比较与区分。文章针对大径厚比、大口径15根钢管考虑几何、材料非线性,进行抗弯性能研究并测量应变变形能力,为基于应变设计的规范提供方向。分析初始缺陷(残余应力、几何物理缺陷、径厚比、屈服强度等)对抗弯性能的影响。薄壁钢管受压区过早出现局部屈曲,显著降低了构件承载力、延性。残余应力对承载力影响可以忽略但强化了钢管的应变变形能力。屈服强度越高,受弯承载力越大,但变形能力随之下降。初始几何缺陷对抗弯承载力影响最大,要加强工厂预制后运输、放置、运营、维护等环节中的管理制度。