第一章地下管.pptVIP

柱状图靠近分布函数曲线且不存在较大的间隙和跳跃，模拟次数足够 结论1： ★应力峰值分布的范围在235.65-386.30MPa之间，平均值为300.89 MPa，标准差为31.105 MPa，管道可靠度为1。 结论2： ★管道直径对管道可靠度几乎没有影响 ★管道壁厚对管道可靠度有一定的影响 ★管道输送压力对管道可靠度的影响最大 支墩的阻力 在支墩的四个面上存在土壤的摩擦力： 上部的垂直压力为墩顶土重 底部的垂直反力为墩顶土重和墩本身的重量 左右面上的土压力 支墩前后面上的土压力： 支墩后面受主动土压力 支墩前面受被动土压力 支墩阻力的计算公式 二、支墩的倾覆校核 要求支墩在水平推力作用下不沿支墩的前边缘倾覆。 式中：k—安全系数，一般取k=1.2。 三、地耐压校核 校核条件：支墩的地基反力不超过土壤的允许压力 最小反力不小于零，即: 垂直作用在地基上的总荷载为 在水平推力 的作用下，对于支墩地基，相当于 使垂直荷载产生了一个偏心，偏心距e为： 支墩的前边缘对地基的压力最大，以 表示，后边 缘压力最小，以 表示。 对支墩中点取力矩平衡可得： 联立以上两式得： 固定墩优化设计 优化目标：固定墩体积最小； 优化参数：固定墩位置、许可位移、形状、尺寸； 约束条件： 固定墩的摩擦力＋反力≥ 最小设计推力； 固定墩的翻倾稳定性； 固定墩的轴向和横向断裂强度 保持固定墩后背及地基土壤弹性。 1-6 弹性敷设管道自然弯曲 管子在安装期间会产生弯曲。 当敷设在不平地面（尤其是海底）或出现悬空时，管子也会产生弯曲应力。 弯曲应力可以和管道的轴向应力迭加。 1、管道简单弯曲时的弯曲应力 由图中可以看出，管道弯曲时管壁外缘纤维伸长量为： 2、管道能作横向自由移动时的弯曲应力 弯曲管道的轴向应力 由内压引起的横向荷载 适用范围： 3、管道下沉段的弯曲应力 地基沉降，发生在新建公路、铁路处、严重冲蚀段及冻土区。 管道下沉将使管子弯曲并同时使轴线拉长。 弯曲半径方程 弯曲段的曲率半径与轴向伸长——组合变形 （经验公式，由于hl, 第二项可忽略） 弯曲段的弯曲应力和拉伸应力 组合应力 1-7 弯管 在管道转角处，采用了具有一定曲率的弯管(弯头)； 油气管道建设中，需要在现场制作弯管。 现场冷弯弯管的最小弯管半径（mm） 公称管径（mm） 最小弯管半径R 备注 ≤300 18D D为管外径。冷弯弯管不必增加壁厚，但弯管两端宜有2m左右的直管段。 350 21D 400 24D 450 27D ≥500 30D 曲管在内压作用下的应力 弯管是一双重曲率面所限制的壳体，所以弯管在内压作用下的应力状态与直管有本质的不同。 1.内压作用下弯管的环向应力 2.内压作用下弯管的轴向应力 1-8 三通 主管与支管的连接。 两个圆柱壳体呈直角（也可以是斜角）的组合件。 制造方法 热冲压法 焊接 专门的补强圈和无补强圈的焊接三通 由于三通处曲率半径发生突然变化以及方向的改变，导致在主支管接管处出现相当大的应力集中现象，常可比完整管道的应力高出5~7倍。 等面积补强法——《输气管道工程设计规范》（GB 50251-94） A3：补强圈、焊缝等所占的补强面积。 管道或管道附件的开孔补强应符合下列规定： 在主管上直接开孔焊接支管：当支管外径小于0.5倍主管外径时，可采用补强圈进行局部补强，也可增加主管和支管壁厚进行整体补强。支管和补强圈的材料，宜与主管材料相同或相近。 当相邻两支管中心线的间距小于两支管开孔直径之和，但大于或等于两支管直径之和的2/3时，应进行联合补强或增大主管管壁厚度。当进行联合补强时，支管中心线之间的补强面积不得小于两开孔所需总补强面积的1/2。当相邻 两支管中心线的间距小于两支管开孔直径之和的2/3时，不得开孔。 当支管直径小于或等于50mm时，可不补强。 当支管外径等于或大于1/2倍主管外径时，应采用三通或采用全包型补强 。 开孔边缘距主管焊缝宜大于主管壁厚的5倍。 1-9 管道的强度校核 由环向应力确定管道的壁厚； 管道上一点的应力状态 环向应力：内、外压产生； 轴向应力：内压、外压、热膨胀以及其它力和弯矩等。 根据不同的强度理论，对上述应力进行综合。 常用的强度理论 Tresca屈服条件，也称为最大剪应力条件 Mises屈服条件，也称为最大应变能条件 管道的工程设计规范常采用Tresca屈服条件 习题：某一级地区输气管道的设计压力10MPa，直径1219mm；管材为X70、弹性模量210GPa、泊松比0.3、热胀系数1.2×10-5 1/℃；管道安装时的温度为0℃、最高操作温度60℃；一级地区强度设计系数0.72，焊缝系数1.0，温度折减系数取1.0