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题名横坡敷设管道力学响应规律研究
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作者
韩雪龙
魏凯
李玉坤
徐国庆
席有强
郭永
周鹏
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机构
长江大学石油工程学院
中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院
国家管网集团云南公司德宏分公司
国家管网集团北京管道有限公司
国家管网集团西部管道有限责任公司塔里木输油气分公司
山东航空股份有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第2期126-136,共11页
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基金
国家自然科学基金面上基金项目“开采扰动下含可燃冰黏土与开采井界面弱化规律及其模型研究”(52179119)
国家自然科学基金重大项目课题“天然气水合物开采井与深海土的相互作用和安全设计”(51890914)。
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文摘
山体滑坡是威胁油气管道安全运行的常见地质灾害之一。横坡敷设的管道最易受到滑坡影响发生破坏,研究滑坡作用下埋地管道的力学响应极为重要。基于弹性地基梁理论,考虑管道变形非线性和土体抗力物理非线性,建立横坡敷设管道力学模型,推导管道挠度、轴向应力及Mises应力解析表达式,并对工程算例进行分析,得到管道的力学响应规律。通过ABAQUS软件建立山体和管道的三维有限元模型,对比分析仿真结果和理论结果,验证了理论模型的可靠性。在此基础上,考虑并分析了坡面凹凸程度对管道力学响应规律的影响。研究结果表明:滑坡区域内横坡敷设管道在主滑面处挠度最大,处在滑坡边界附近和主滑面的管道易发生破坏;坡面凹陷程度的增加会使管道挠度和Mises应力的峰值先减小再增大;凸起坡面内横坡敷设管道产生的最大挠度和受到的峰值Mises应力较平面坡体更小,敷设埋地管道时应尽可能避开凹陷区域。根据坡面凹凸程度对管道力学响应规律的影响,对所建立的理论模型引入形状修正公式,建立了考虑坡面形状的Mises应力计算表达式。研究结果可为管道安全运行和维护提供理论依据。
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关键词
山地管道
横坡敷设
力学响应规律
凹凸程度
挠度
山体坡面
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Keywords
mountain pipeline
cross slope laying
mechanical response
roughness
deflection
mountain slope
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分类号
TE973
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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