拱脚位移对圆弧形拱管平面外稳定性影响的有限元分析

李雨龙，孙星，李小玲，吴玉国，王国付

拱脚位移对圆弧形拱管平面外稳定性影响的有限元分析

李雨龙1，孙星2，李小玲1，吴玉国1，王国付1

（1.辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001； 2.江苏斯尔邦石化有限公司,江苏 连云港 222000）

平面外失稳为圆弧形拱式跨越管道常见的失稳形式之一，为了解多荷载下圆弧形拱管的稳定性，利用ANSYS软件对正常工况下的圆弧形拱管受风荷载和竖直分布荷载的工况进行模拟，对拱脚位移对极限竖直分布荷载的影响进行有限元计算分析。分析结果表明，拱脚水平位移对极限竖直分布荷载影响最大，且存在极限竖直分布荷载随拱脚水平位移增大而迅速下降；相同水平拱脚位移下，极限竖直分布荷载随风荷载的增大线性减小；不同风荷载下拱顶极限出拱平面位移在拱脚水平位移一定范围内分布集中，可结合水平拱脚位移对拱管变形情况进行监测。以上研究为跨越管道的设计和安全运行提供了一定的参考依据。

拱脚位移； 拱管； 风荷载； 平面外稳定性； 有限元

管拱式跨越是管道跨越形式之一，常用于管道中小型跨越，被广泛应用于管路系统中[1]。管拱式跨越是将管道制成近似抛物线形状，使其与管道由于自重及介质重量引起的压力曲线相接近，降低管拱的弯曲应力，从而增加管道的跨度。随着我国长输管道工程的不断发展，管路系统会跨越各种地形，因此不可避免地要通过一些灾害多发区[2]。……