云南楚雄—四川攀枝花天然氣管道工程勐崗河懸索跨越管道因采用了一跨過(guò)河的方式架設(shè),其在清管時(shí)產(chǎn)生的變形和應(yīng)力不可忽視,為了獲取清管動(dòng)力響應(yīng)特性的初始條件,需要先進(jìn)行成橋狀態(tài)下的非線性靜力有限元分析。為此,首先基于ANSYS Workbench軟件建立了1∶1的仿真模型;然后分析了存在一定起拱高度時(shí),跨越結(jié)構(gòu)在自身重力作用下各部分的應(yīng)力大小;最后通過(guò)對(duì)跨越管道施加不同的靜載荷,計(jì)算了管道的應(yīng)力和位移并進(jìn)行了校核。研究結(jié)果表明:①所建存在一定起拱高度的跨越結(jié)構(gòu)仿真模型在自身重力作用下的應(yīng)力與位移均低于許用值,并且與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)偏差較小;②試壓工況下,管道最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在南岸橋面管道開始起拱處而非跨中部;③隨著施加載荷的增加,管道的最大應(yīng)力和位移也不斷增大,但整體位移變化較小而應(yīng)力最先達(dá)到許用應(yīng)力值;④受起拱高度的影響,跨越管道在外載荷作用下各部分的位移變化和極限應(yīng)力出現(xiàn)的位置均存在著特殊性。結(jié)論認(rèn)為,該研究成果為后續(xù)同類型的跨越結(jié)構(gòu)清管動(dòng)力響應(yīng)研究奠定了基礎(chǔ)。

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【部分圖文】：

圖1楚攀線勐崗河大型懸索跨越管道圖

于2018年建成投運(yùn)的中國(guó)石油西南油氣田公司楚攀線勐崗河大型懸索跨越全長(zhǎng)545.6m，是國(guó)內(nèi)跨度最大的天然氣管道懸索跨越，其采用了一跨過(guò)河的方式架設(shè)天然氣管道（圖1）。該懸索跨越管道工程施工難度較大，一旦在清管過(guò)程中發(fā)生事故會(huì)影響整條管線運(yùn)行，且很難在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)�？缭焦艿涝诔�....

圖2勐崗河懸索跨越結(jié)構(gòu)仿真模型圖

基于ANSYSWorkbench與ProE的雙向接口建立了1∶1的仿真模型，同時(shí)，為了兼顧跨越結(jié)構(gòu)計(jì)算精度和所耗時(shí)間進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，最終選取的網(wǎng)格總數(shù)為1970000。所建仿真模型如圖2所示，其中左邊為南岸，右邊為北岸。3非線性靜力有限元計(jì)算結(jié)果與分析

圖3試壓工況下管道的應(yīng)力分布云圖

通過(guò)在1/2跨、1/4跨和3/4跨處，從小到大（15～480kN）依次增加外載荷，其分布長(zhǎng)度為仿真模型最小管段長(zhǎng)度3.78m，從而得到該位置位移、應(yīng)力變化及極限載荷。管道最大應(yīng)力、起拱高度計(jì)算結(jié)果如表6所示（僅列出部分情況）。不同靜載荷作用時(shí)，管道應(yīng)力變化云圖（放大5.2倍）....

圖4不同靜載荷作用下的管道應(yīng)力變化云圖

由表6可知：管道最大應(yīng)力及起拱高度隨著載荷的增加而增大；3/4跨處最先接近臨界值，即跨越管道承受超過(guò)480kN的載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生失效風(fēng)險(xiǎn)。因此，在對(duì)管道施加大重量的載荷時(shí)，建議先校核3/4跨處的安全性。圖5施加320kN載荷時(shí)的管道位移變化云圖

本文編號(hào)：3901118