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直埋供热管道非线性屈曲分析

查志旭  
【摘要】:近年来我国热力管网工程发展迅速,目前较为常用的无补偿冷安装直埋敷设管道由于承受温差作用,会产生较大轴力,易发生整体失稳,影响其安全性能。因此研究此类结构的非线性屈曲问题具有重要意义。本文基于国内外已有研究成果明确了直埋供热管道的不利荷载和危险区域。建立该区域的有限元模型,并引入管道的初始缺陷,同时考虑管土相互作用。计及材料非线性、几何非线性以及接触非线性,通过数值计算的方法研究上述结构的热屈曲失效机理。通过数值模拟结果确定了此类结构在温差作用下的屈曲模态并分析了局部变形与整体屈曲的耦合效应。基于管道塑性发展、内力重分布以及土体约束效应弱化过程研究了此类结构热屈曲失效机理。通过多组算例对比,分析了初始缺陷、管径、管道壁厚、土体厚度、刚度及管土摩擦系数对直埋供热管道非线性屈曲的影响,提出多项保证此类结构在温差作用下安全性的合理措施。


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