埋地穿路钢质管道承受竖向载荷的计算方法

李明 关沂山

中国石油管道局工程有限公司

埋地钢质管道在竖向载荷作用下超过一定限度时将丧失承受竖向载荷的能力，因此工程上将埋地钢质管道的稳定性校核和强度校核作为管道承受竖向载荷作用下是否安全的判定标准[1-7]。竖向载荷大小的计算方法，尤其是管道承受路面载荷的计算是校核过程中的一个难点，主要是因为不同的计算方法所采取的理论模型不相同，没有一个统一的理论模型能够完全准确地模拟不同管径、不同管顶埋深管道承受的竖向载荷，不同的理论模型随着管径、管顶埋深的变化均存在一定的适用范围。如果计算方法造成计算结果偏大，则需要增加盖板涵等措施来减小管顶竖向载荷，从而造成投资偏大；如果计算结果偏小，没有增加有效的保护措施会造成管道处于不安全状态。因此，有必要将各种计算方法的适用范围探讨清楚，以增加管道稳定性校核和强度校核的准确性，这对管道建设投资分配和运营安全都具有重要的指导意义。

管道所承受的竖向载荷可以归结为单位管长上的土壤载荷和路面载荷两部分[8-9]。

式中：W为单位管长总的竖向载荷，kN/m；We为单位管长土壤载荷，kN/m；Wl为单位管长路面载荷，kN/m。

1 土壤载荷的计算

埋地圆形管道分为柔性管道和刚性管道[10]。柔性管道在承受竖向荷载发生变形时，管周土体产生足够的抗力，起到与管道共同承担外部荷载的作用，具有管顶竖向的减荷效应；……