【摘要】：地下埋藏式壓力鋼管主要失效模式為外壓作用下的失穩(wěn)破壞,目前國內(nèi)外多個壓力鋼管設(shè)計規(guī)范推薦采用阿姆斯圖茲法(簡記阿氏法)對埋管進(jìn)行抗外壓穩(wěn)定分析。然而由于目前對阿氏法失穩(wěn)機(jī)理和控制微分方程相關(guān)的理論研究仍不系統(tǒng),同時由于阿氏法中影響因素較多、機(jī)理復(fù)雜,各國規(guī)范在應(yīng)用該法進(jìn)行埋管穩(wěn)定分析時仍不統(tǒng)一。鑒于此,本文以埋藏光面管為研究對象,對抗外壓穩(wěn)定分析的阿氏法理論和應(yīng)用進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)地研究,主要內(nèi)容包括:(1)基于單波失穩(wěn)機(jī)理和基本假定,系統(tǒng)推導(dǎo)了光面管臨界外壓Pcr分析的阿氏法微分方程組和近似解析求解方法,繪制了確定管道臨界外壓Pcr的快速查詢圖,編制了相應(yīng)的計算程序,同時指出了光面管阿氏法理論推導(dǎo)過程中仍存在的問題。(2)揭示了阿氏法臨界外壓Pcr的主要影響因素及其影響規(guī)律,給出了阿氏簡化計算公式的適用范圍建議。研究表明:徑厚比r/t、鋼管與外包鋼筋混凝土間縫隙率ηiu、鋼材屈服強(qiáng)度σs是無缺陷光面管臨界外壓Pcr的主要影響因素;當(dāng)徑厚比r/t30時需同時考慮外壓穩(wěn)定性和強(qiáng)度校核;當(dāng)30≤r/t60時,采用阿氏原公式以保證有良好計算精度的結(jié)果·;當(dāng)60≤r/t時,采用阿氏簡化公式具有良好的計算精度,與原公式誤差在5%以內(nèi);當(dāng)r/t100時阿氏法存在臨界外壓Pcr隨鋼材強(qiáng)度σs增加而減小的問題。(3)對比研究了中國、美國和日本壓力鋼管設(shè)計規(guī)范中3種阿氏簡化迭代計算方法,給出了臨界外壓Pcr迭代公式選取、縫隙計算與取值、安全系數(shù)取值的建議,指出了阿氏論文、美國ASCE、美國EM中臨界外壓Pcr計算公式的有誤處。研究表明:3種簡化迭代計算方法均需考慮參數(shù)使用范圍,工程常用參數(shù)范圍內(nèi)各簡化迭代計算公式結(jié)果相差不大;縫隙值對臨界外壓Pcr有較大影響,縫隙值需結(jié)合實際監(jiān)測和分析取值;建議抗外壓安全系數(shù)取1.5,以適應(yīng)管道技術(shù)進(jìn)步現(xiàn)狀和國際競爭力要求。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV732.41

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本文編號：2571009