埋地管道应力分析方法_刘仕鳌

埋地管道应力分析方法发布时间：2022-02-14T07:35:01.451Z 来源：《防护工程》2021年28期作者：田福明[导读] 对不同条件下管道应力的有效研究对防震减灾管道的设计具有重要意义有效模拟管道与地面的相互作用，研究上述因素对管道应力的影响，为施工提供相关指导。

福维工程科技有限公司上海 200235摘要：由于地下管道的特殊性和调节要求，它们的应力分析与工艺管道有着本质的不同，它们的轴向受到土壤约束，因此，在压力和温度的影响下，产生了更大的轴向应力。

管道包括两个方面：通过管道的土壤轴向摩擦和土壤对管道的横向拉力。

如果管道有轴向移动的趋势，第二种情况下，如果管道产生横向位移.目前采用双线性弹簧对地下管道进行应力分析，连续模拟土壤对管道的影响，由于管道长度的限制，无法连续模拟管道沿线的弹簧.关键词：埋地管道；应力分析前言：与地面施工不同，地下管线惯性作用小，在与地面相互作用过程中，民用物体对管道既有挤压作用，也有相关作用.外部载荷引起的土壤大变形会导致管道断裂，以及土体由于介质压力和温度应力而抑制管道变形。

因此，对不同条件下管道应力的有效研究对防震减灾管道的设计具有重要意义有效模拟管道与地面的相互作用，研究上述因素对管道应力的影响，为施工提供相关指导。

一、概述管道中存在多种形式的应力，这些应力以多种形式表示。

他们的分析取决于具体情况。

为了精确地分析匹配，需要对特定问题的分析采取不同的方法。

内部力的大小取决于外部负荷，即外部力大，内部力大，管道压力大。

如果外部压力增加，内部压力就会增加。

这两种值之间的关系是平衡的，但内部力的极限是物质流动的极限。

如果外部负载超过这个值，管道就会变形并因此受损。

具体额外负荷包括风力、地震和水力冲击。

二次应力是由热膨胀、冷却和其他管道运动引起的，而二次应力与一次应力之间存在差异，主要是因为二次应力的自限行，与外部压力不同，当荷载增加时，即使额外的荷载超出了管道流动的极限，荷载也会增加。

埋地钢制管道外检测解决方案之远场应力检测（FS）引言目前管道承担着国内油气运输的主要任务,油气管道的安全关乎民生大计。

对油气管道运行中面临的风险因素进行识别和评价,通过监测、检测、检验等各种方式，对管道进行完整性管理，将风险控制在最小范围内，保障油气运输，至关重要.技术原理FS的技术是一种无需与被检测的管道进行直接接触，不给管道施加任何激励信号，便能够在管道上方地面检测出罐体腐蚀损伤，评估管道安全级别的创新检测方法。

由于地球是一个巨大的磁体，地表上导出都分布着可以探测和计量的磁力场.而铁磁性材料的磁弹性作用，使得处在地磁场中的铁磁性材料制成的管道周围同时存在着与管体的应力分布相关联的磁场分布。

输送载荷管道的管体上会产生一定的应力分布，在应力集中区内其磁场会发生畸变.而畸变在管道上方的磁场不会因为管道负荷的消减而消失(称之为“磁记忆”效应）.检测人员手持便携式检测仪沿管道行走，对管道因制造、建设、运营过程中形成的缺陷、腐蚀损伤而导致的应力集中进行磁扫描，采集铁磁性材料的磁场变化的数据曲线，经腐蚀应力诊断软件的数据处理系统确定出管体上各种类型的缺陷。

因非接触管道或侵入管道内部，在整个检测的实施过程中无需中断管道的正常运行。

布置方案FS检测分4个阶段进行：前期数据调查、现场检测、数据分析、最终报告.现场检测（1）在搜集到管道特征数据之后，分析是否满足检测条件。

（2）现场检测:①现场初步勘察核对管线路由和周围环境.FS现场检测需要在管道地表沿线全程行走,利用专有设备徒步搜集磁力信息。

②用探管仪，精确定位管线并安装临时标记。

对管道定位越精确，搜集的磁力信号越精确。

③用GPS卫星定位系统给出管线标记点的绝对地理位置经纬度坐标。

④利用核心设备远场应力磁力信号搜集仪，从地面对管道进行FS智能检测.⑤在FS现场信号收集完成后,需要在同一管径同一压力的管道上开挖1～3个点，进行磁力信号校验。

校验的目的主要是结合分析软件的数据库，将收集到的磁力线信号，与实际缺陷等级匹配，确保最终结论的准确度。

石油库与力口油站第3〇卷第2期总第I74期2〇21年4月出版油气管道OIL DEPOT AND GAS STATION VOL. 30 NO. 2 NO. 174 totally Apr 20. 2021 OIL AND GAS PIPELINE沿海成品油输油站内管道应力释放的措施舒献成〔国家管网华东分公司甬台温管道管理处浙江温州325200〕摘要:针对浙江沿海某成品油输油管道站场站外埋 地管线受到侧向和轴向推力，且管线两侧均无法移动，导致站内管线应力集中，造成部分管线位移的问题，采取了 站内外管线上方降低荷载、站内管线更换可调节管托、固定墩增加混凝土方桩支护、站外管线平衡压带更换配重 块等措施，释放了管线应力，保证了管线的安全运行。

关键词：成品油输油管道应力释放措施作为能源大动脉的长输管线，许多管线和场 站建设在沿海地区。

由于沿海地区地形地貌主要 以海积平原、冲积平原、低山丘陵、滩涂为主，该地 形地貌最主要的特点就是土地基础强度低，压缩 性较大，多属于欠固结状态,较易发生沉降，可流 塑性较大[1]。

另外,沿海地区多属于经济发达地 区，管线附近多有其它单位进行施工，会在管线周 围堆砲大量弃土、弃渣等。

结合现场地质结构特 点及天气等不可控因素，部分弃土、弃渣会发生塑 性变形，流至管线上方、邻侧，增加管线的流动荷 载™。

当流动荷载达到一定程度后，管线发生应 力变形，因埋地管线应力自然释放量较大，导致场 站内地上管线应力集中，发生变形，增加站内管线 焊口、法兰处横向、纵向荷载，从而严重危害管道 和设备的正常运行。

温州某长输管道站场由于站外埋地管线附近 有其它单位堆砌大量弃土、弃渣，因天气原因导致 弃土、弃渣流至管线上方，站外埋地管线受到横向、纵向挤压，站内管线应力集中，无法自然释放，导致 站内部分管线发生偏移、站场内管线轻微拱起变 形、阀门支墩悬空、放空管线倾斜等情况。

为保证 管线运行安全，需采取相应的措施来释放应力。

长输管道埋地弯头结构的复杂应力分析夏梦莹;张宏;刘啸奔;吴经天【摘要】A numerical model for stress calculation of the buried elbow was built, which was established based on the nonlinear finite element method. The model adopted nonlinear soil springs to simulate the constraint effect of soil on the pipeline, using shell elements to model the pipeline. Taking the pipeline internal pressure and temperature as the load, the influence on pipeline stress of many parameters were analyzed, including pipe diameter, radius of curvature and angle, wall thickness and soil spring force, the change laws of maximal stress were obtained. The calculation results showed that the method can well simulate the stress process of the elbow, which can be used for the design and safety assessment of buried elbow.%基于非线性有限元法, 建立了埋地弯头应力计算的数值分析模型. 模型中采用非线性土弹簧模拟土壤对管道的约束作用, 采用壳单元模拟管道. 以管道内压与温度荷载为载荷条件, 分析了管道直径、壁厚、弯头曲率半径与夹角、土弹簧抗力多种特性参数对管道应力的影响, 得到了管道最大应力的变化规律. 计算结果表明, 该方法能够较好地模拟弯头的受力过程, 可为埋地弯头的设计与安全评价提供一定的参考依据.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(038)009【总页数】4页(P22-25)【关键词】焊管;埋地弯头;管土相互作用;非线性土弹簧;应力分析;有限元方法【作者】夏梦莹;张宏;刘啸奔;吴经天【作者单位】中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院, 北京 102249;中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院, 北京 102249;中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院, 北京 102249;中石化天津液化天然气有限责任公司, 天津 300457【正文语种】中文【中图分类】TE973油气管道是油气输送的主要手段，近年来，我国油气需求快速增长，促进了油气管道建设的快速发展。

埋地柔性管道的应力和变形分析
邓道明;李育光
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】1998(17)6
【摘要】作用于管顶的总有效垂直荷载和管底上的竖直反力分别沿管子水平直径和基床宽度近似于均匀分布,而管子两侧的被动水平土压力按抛物线规律分布。

据此分析了埋地柔性管道在无内压和有内压作用两种情况下的内力和变形,导出了管环弯矩(或应力)和挠度的一系列普遍计算式,并列举了钢管道沟埋穿越的计算示例。

其中的一些公式可直接用于穿越公路和铁路的钢管道的结构设计,还可指导其它柔性管(如塑料管)的设计。

【总页数】5页(P11-14)
【关键词】埋地柔性管道;应力;变形;穿越工程;油气管道
【作者】邓道明;李育光
【作者单位】西南石油学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE973.4
【相关文献】
1.岩土崩塌冲击作用下埋地管道应力与变形分析 [J], 李渊博;王建华;张国涛;马万鑫
2.活断层作用下埋地管道应力和变形分析 [J], 张坤;罗军;孟繁宏
3.基于弹性地基梁法的沉陷区埋地管道应力变形分析 [J], 朱彦鹏;赵忠忠
4.埋地天然气管道应力变形分析 [J], 韩志鹏
5.采动沉陷影响下埋地管道应力变形分析 [J], 王浩; 赵潇
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埋地管道应力的数值分析杜少轩;韩阳;段君峰;杜海洋【摘要】研究管道与土体之间相互作用对于管道防震减灾工作具有重要意义,为了研究地下管道所受应力的影响因素,通过改变管径、埋深、土体强度、摩擦系数建立了不同的模型.结果表明:相较于管径和管土间摩擦系数,管道埋深和土体强度对管道应力有较大影响,因此在施工过程中,除了埋深,更应注意管道地基土和回填土的选择.【期刊名称】《铜业工程》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P50-52)【关键词】管道应力;管径;埋深;土体强度;摩擦系数【作者】杜少轩;韩阳;段君峰;杜海洋【作者单位】河南工业大学, 河南郑州 450001;河南工业大学, 河南郑州 450001;河南工业大学, 河南郑州 450001;河南工业大学, 河南郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】F272埋地管线不同于地上建筑，埋地管线所受惯性力很小，在与土体作用的过程中，土体对于管线既有挤压作用也有约束作用［1-2］。

外部荷载引起的土体大变形会导致管线破坏，同时，土体也会抑制管道介质压力、温度应力引起的管道变形，因此有效研究不同条件下管道应力情况对于管道防震减灾设计具有重要意义［3-4］。

本文通过改变管径、埋深、土体强度、摩擦系数建立不同的模型，对管-土间相互作用进行有效模拟，研究以上因素对管道应力的影响，以期为施工提供相关指导。

本文采用ABAQUS有限元分析软件，通过改变管径、埋深、土体强度、摩擦系数建立了不同的管土作用模型，分析不同条件下管道所受应力情况，土体模型选用摩尔库伦模型，管道采用米塞斯屈服准则［5-7］。

管道和土体均采用实体单元，划分网格时采用结构化网格划分技术，单元形状为六面体。

在建立边界条件时，土体底部施加竖向约束，即z方向的约束。

土体四周施加水平向约束，即x方向和y 方向的约束。

土体上表面为自由面。

荷载类型为重力荷载。

管土接触面采用面面接触的接触方法，法向方向接触类型选择硬接触，切向方向管土间摩阻系数设置为0.3因为管体刚度远大于土体刚度，所以选择管道面为主面，土体面为从面［8］。

埋地管线应力分析作者：郭振涛来源：《城市建设理论研究》2012年第32期摘要：本文主要介绍不同规范埋地管线的计算方法及应力计算软件 CAESAR Ⅱ的模型理论基础关键词：土壤，荷载，位移，约束，许用应力Abstract: this paper mainly introduces the different norms of underground pipeline calculation method and the stress calculation software Ⅱ CAESAR's model and theoretical basisKey words: the soil, load and displacement, constraint, allowable stress中图分类号：C34文献标识码：A文章编号：概述埋地管线应用广泛，常见的有输油、输气管线，城镇燃气、供热管线，消防、污水、雨水、给排水等。

埋地管线输送距离长，出现问题不易觉察，输送介质多为基础性的介质，一旦出现问题，影响范围大，检修量大，工序复杂，所以对埋地管线的分析尤为重要。

2.埋地管线应力分析2.1埋地钢制管道的受力计算-壁厚、埋深校核(HG/T20645)化工厂埋地管线，土壤环境多变，埋深条件和交通状况复杂，不进行校核计算，存在安全隐患。

《化工装置管道机械设计规定》HG/T20645 的计算理论来自于德国的“埋地管的（静）受力计算指南”，在考虑交通荷载，土壤压力的作用下对于埋地管线的强度、刚度和稳定性进行计算，对于一般埋地管道壁厚和埋深的验算校核具有指导意义。

2.1.1强度校核：在内压和土壤荷载以及交通荷载共同作用下，管道最大拉应力是轴向应力(N/F)与弯曲应力（M/W）的叠加，取轴向应力安全系数Sn=1.5,弯曲安全系数Sb=1.1。

管道最大拉应力控制在材料屈服强度的三分之二的范围内，被认为管道强度合格，公式如下：σ=sn••+Sb•≤σ=1.5（••q）-1.1[• (.q]q=+2.1.2刚度校核：在内压和土壤荷载以及交通荷载共同作用下，管道的水平方向或者垂直方向的直径变形量与管道直径的比值小于3％，被认为管道刚度合格，公式如下：△dμh/da≤3%=±2(1-2.1.3变形量校核：临界安全系数≥2.5 满足要求对于给定壁厚的埋地管道，须同时满足三个方面的校核要求，若其中一项不满足，应重新假定壁厚校核，直到所选壁厚满足要求为止。

埋地管线应力分析作者：郭振涛来源：《城市建设理论研究》2012年第32期摘要：本文主要介绍不同规范埋地管线的计算方法及应力计算软件 CAESAR Ⅱ的模型理论基础关键词：土壤，荷载，位移，约束，许用应力Abstract: this paper mainly introduces the different norms of underground pipeline calculation method and the stress calculation software Ⅱ CAESAR's model and theoretical basisKey words: the soil, load and displacement, constraint, allowable stress中图分类号：C34文献标识码：A文章编号：概述埋地管线应用广泛，常见的有输油、输气管线，城镇燃气、供热管线，消防、污水、雨水、给排水等。

埋地管线输送距离长，出现问题不易觉察，输送介质多为基础性的介质，一旦出现问题，影响范围大，检修量大，工序复杂，所以对埋地管线的分析尤为重要。

2.埋地管线应力分析2.1埋地钢制管道的受力计算-壁厚、埋深校核(HG/T20645)化工厂埋地管线，土壤环境多变，埋深条件和交通状况复杂，不进行校核计算，存在安全隐患。

《化工装置管道机械设计规定》HG/T20645 的计算理论来自于德国的“埋地管的（静）受力计算指南”，在考虑交通荷载，土壤压力的作用下对于埋地管线的强度、刚度和稳定性进行计算，对于一般埋地管道壁厚和埋深的验算校核具有指导意义。

2.1.1强度校核：在内压和土壤荷载以及交通荷载共同作用下，管道最大拉应力是轴向应力(N/F)与弯曲应力（M/W）的叠加，取轴向应力安全系数Sn=1.5,弯曲安全系数Sb=1.1。

管道最大拉应力控制在材料屈服强度的三分之二的范围内，被认为管道强度合格，公式如下：σ=sn••+Sb•≤σ=1.5（••q）-1.1[• (.q]q=+2.1.2刚度校核：在内压和土壤荷载以及交通荷载共同作用下，管道的水平方向或者垂直方向的直径变形量与管道直径的比值小于3％，被认为管道刚度合格，公式如下：△dμh/da≤3%=±2(1-2.1.3变形量校核：临界安全系数≥2.5 满足要求对于给定壁厚的埋地管道，须同时满足三个方面的校核要求，若其中一项不满足，应重新假定壁厚校核，直到所选壁厚满足要求为止。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。