勐岗河大型悬索跨越管道成桥状态下非线性静力有限元分析

发布时间：2024-02-17 09:06

　　云南楚雄—四川攀枝花天然气管道工程勐岗河悬索跨越管道因采用了一跨过河的方式架设,其在清管时产生的变形和应力不可忽视,为了获取清管动力响应特性的初始条件,需要先进行成桥状态下的非线性静力有限元分析。为此,首先基于ANSYS Workbench软件建立了1∶1的仿真模型;然后分析了存在一定起拱高度时,跨越结构在自身重力作用下各部分的应力大小;最后通过对跨越管道施加不同的静载荷,计算了管道的应力和位移并进行了校核。研究结果表明:①所建存在一定起拱高度的跨越结构仿真模型在自身重力作用下的应力与位移均低于许用值,并且与现场测试数据偏差较小;②试压工况下,管道最大应力位置出现在南岸桥面管道开始起拱处而非跨中部;③随着施加载荷的增加,管道的最大应力和位移也不断增大,但整体位移变化较小而应力最先达到许用应力值;④受起拱高度的影响,跨越管道在外载荷作用下各部分的位移变化和极限应力出现的位置均存在着特殊性。结论认为,该研究成果为后续同类型的跨越结构清管动力响应研究奠定了基础。

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【部分图文】：

图1楚攀线勐岗河大型悬索跨越管道图

于2018年建成投运的中国石油西南油气田公司楚攀线勐岗河大型悬索跨越全长545.6m，是国内跨度最大的天然气管道悬索跨越，其采用了一跨过河的方式架设天然气管道（图1）。该悬索跨越管道工程施工难度较大，一旦在清管过程中发生事故会影响整条管线运行，且很难在短时间内修复。跨越管道在成....

图2勐岗河悬索跨越结构仿真模型图

基于ANSYSWorkbench与ProE的双向接口建立了1∶1的仿真模型，同时，为了兼顾跨越结构计算精度和所耗时间进行了网格无关性验证，最终选取的网格总数为1970000。所建仿真模型如图2所示，其中左边为南岸，右边为北岸。3非线性静力有限元计算结果与分析

图3试压工况下管道的应力分布云图

通过在1/2跨、1/4跨和3/4跨处，从小到大（15～480kN）依次增加外载荷，其分布长度为仿真模型最小管段长度3.78m，从而得到该位置位移、应力变化及极限载荷。管道最大应力、起拱高度计算结果如表6所示（仅列出部分情况）。不同静载荷作用时，管道应力变化云图（放大5.2倍）....

图4不同静载荷作用下的管道应力变化云图

由表6可知：管道最大应力及起拱高度随着载荷的增加而增大；3/4跨处最先接近临界值，即跨越管道承受超过480kN的载荷时会产生失效风险。因此，在对管道施加大重量的载荷时，建议先校核3/4跨处的安全性。图5施加320kN载荷时的管道位移变化云图

本文编号：3901118