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集中供热是城市经济发展及生活必备的基础设施,直埋敷设作为供热管道敷设的主要方式,发展越来越快。无论是无补偿还是有补偿直埋敷设方式,都不可避免的会用到一些补偿器以补偿管道的热伸长,减小作用在管道的应力和作用在固定墩或阀件上的推力。Z形、π形直埋补偿弯管与其它类型的补偿器相比,制造简单,安装方便,初投资少,免运行维护、使用寿命长,热损失小,应优先使用。此外在供热直埋管道实际工程中,当管位变化、管线位置出现障碍物时都要用到Z形和π形弯管。现行《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013中规定Z形补偿弯管补偿臂长应大于或等于两倍的弯头变形段长度,π形补偿弯管补偿臂长应大于或等于弯头变形段长度。注意到大口径Z形和π形补偿弯管的弯头变形段长度较长,达十几米,而实际工程管位变化受到规划路由的限制,所以该规定在很大程度上限制了大口径z形和π形补偿弯管的使用。目前对于大口径短补偿臂的z形和π形补偿弯管的研究少之又少,大多数的研究只是针对管径较小或补偿臂较长的z形和π形补偿弯管。因此本文采用ANSYS有限元软件,对管径为DN600～DN1200,弯头曲率半径为1.5DN、3DN和6DN,补偿臂长从两弯头直接连接到两倍弯头变形段长度的大口径供热直埋水平对称Z形和π形补偿弯管进行模拟分析,本文主要的研究内容和结果如下:(1)对前人Z形补偿弯管的模型进行改进,对网格进行加密,优化了土弹簧的施加,通过比较改进后的几种模型,最后得到了优化后的z形补偿弯管的模型,提高了模拟的精度。(2)分析了补偿臂长和弯头曲率半径对Z形补偿弯管弯头应力的影响,相同条件下,Z形补偿弯管弯头应力值随补偿臂长的增加先减小后增大,随弯头曲率半径的增加总体趋势是减小的。(3)得到了各种补偿臂长的大口径Z形补偿弯管的最大允许被补偿臂长,可以直接用于供热直埋管道工程设计,填补了规程中各种补偿臂长的大口径Z形补偿弯管最大允许被补偿臂长的空白。(4)分析了管径、补偿臂长和弯头曲率半径对Z形补偿弯管最大允许被补偿臂长的影响,相同条件下最大允许被补偿臂长随管径的增加而增大,随补偿臂长的增加先增大后减小;相同管径和补偿臂长的Z形补偿弯管并不是弯头曲率半径越大越好,应根据具体情况来定。(5)在Z形补偿弯管模型的基础上,又建立了π形补偿弯管的模型,分析了补偿臂长和弯头曲率半径对π形补偿弯管弯头应力的影响;相同条件下,π形补偿弯管弯头应力值随补偿臂长的增加先减小后增大,随弯头曲率半径的增加而减小。(6)得到了各种补偿臂长的大口径π形补偿弯管的最大允许被补偿臂长,可以直接用于供热直埋管道工程设计,填补了规程中π形补偿弯管在各种补偿臂长下的最大允许被补偿臂长的空白。(7)分析了管径、补偿臂长和弯头曲率半径对π形补偿弯管最大允许被补偿臂长的影响,相同条件下,最大允许被补偿臂长随管径的增加而增大,随补偿臂长的增加先增大后减小;相同管径和补偿臂长的π形补偿弯管并不是弯头曲率半径越大越好,应根据具体情况来定。(8)提出了 Z形和π形补偿弯管不满足弯头强度验算时的工程处理方法。