基于生死单元技术的河流穿越管道力学规律研究

摘要

为了研究河流穿越管道从埋地到上方覆土逐渐减少以致管道完全悬空这一过程的力学特性，本研究采用ABAQUS有限元软件，基于生死单元技术建立X80输气管道上方覆土逐渐减少以致管道悬空长度不断增加的动态有限元模型；分析洪水流速、下切角度、径厚比、运行内压和埋深对河流穿越管道力学行为的影响规律；通过敏感性分析获取各影响因素对河流穿越管道应力的影响程度并排序。研究结果表明：不同参数下的管道最大等效应力、位移和应变在悬空20～30 m期间增长最快；洪水流速、管径和运行内压与最大等效应力呈正相关，管道壁厚与最大等效应力呈负相关，下切角度在悬空过程中与最大等效应力呈正相关，在悬空到一定长度时，下切角度和埋深对最大等效应力影响不大，但下切角度与位移呈正相关，埋深与位移成负相关；各影响因素对河流穿越管道最大等效应力的影响程度排序为管道壁厚>洪水流速>运行内压>埋深>下切角度，以期为管道规划、设计要求提供依据并改进，以提高其安全性。

关键词

悬空管道 / 悬空长度 / 力学规律 / 敏感性分析 / 数值模拟

基金资助

四川省科技计划资助项目(No.2019YFS0075;2020YJ0153)