【摘 要】
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随着国家对石油和天然气需求的快速增长,针对越来越多的油气管线穿越冻土区,提出了冻土地区管道敷设的工程问题。本文采用分凝势模型计算土壤冻胀量,并考虑土壤的蠕变,建立了
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随着国家对石油和天然气需求的快速增长,针对越来越多的油气管线穿越冻土区,提出了冻土地区管道敷设的工程问题。本文采用分凝势模型计算土壤冻胀量,并考虑土壤的蠕变,建立了差异冻胀作用下的管-土系统有限元模型,该模型能根据地面温度变化,计算冻胀量,亦能考虑管道的温度应力及管材的非线性本构关系,计算管道的应力。对直径1219mm,壁厚分别为16mm、19mm和27mm的管道的计算结果分析表明,地面温度的变化为-10℃～10℃,冻深约4.25m,冻胀位移约0.39m:土壤的冻胀位移导致管道弯曲,最大弯矩发生在两种差异性土壤分界面附近;管道的弯曲和温度应力导致管道可产生较大的轴向压缩应变。算例条件下,二维计算结果表明,壁厚16mm的管道,在向上弯曲处,发生局部屈曲。三维计算结果表明,随着冻深的增大,土对管道影响位置不断下移,使管道局部截面发生变形,管道上的等效应力达到最大,在冻胀的最后阶段,局部挤压作用减小,管道上的等效应力又随之减小。
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