《表1 有限元数值模拟与理论方法计算结果对比》

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《地面占压下长输油气管线力学性能分析》

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基于典型管线占压工况进行案例分析，将ABAQUS有限元数值模拟计算结果与采用Boussniesq法和弹性地基梁理论相结合的理论方法计算结果进行对比，验证本文所提出的理论方法的可行性和准确性。采用以下基本模型参数对占压管线风险评估进行对比验证:地面占压荷载0.5MPa，地面占压长×宽为20m×10m，地面占压区域居中位于管线上方；占压管线长度为60m，占压管线外径为813mm，壁厚为14.2mm，杨氏模量为207GPa，泊松比为0.3，管道埋深为1.2m，管道运行内压为7.5MPa；地基土体泊松比为0.4，基床系数为7200k N/m3。图7和图8分别为ABAQUS有限元占压管线竖直位移云图和Mises应力云图，而表1为不同地面占压荷载作用下埋地管线的有限元数值模拟与理论方法计算结果对比。从表中可以看出，有限元数值模拟得到埋地管线最大位移要略大于理论方法计算得到埋地管线最大位移，这是由于该理论方法没有考虑地基土体的沉降。此外，两种方法计算得到的最大Mises应力比较接近。随着地面占压荷载越来越大，有限元数值模拟得到的最大Mises应力会比理论方法计算得到的最大Mises应力越来越大。这是由于该理论方法将埋地管道简化为弹性地基梁进行力学分析，无法有效模拟管道截面的局部变形失稳，而有限元数值模拟采用实体单元模拟管线，当占压荷载过大时，可能会导致管道截面局部变形进而产生过大应力。该理论方法无法考虑管土相互耦合作用，这也是造成上述两种方法存在一定误差的原因。