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埋地管道纵向应力分析 由于纵向应变受土壤与管表面之间摩擦力的约束,埋地管道的直管段部分会产生以下三种纵向应力。①泊松效应应力:管子受内压时,其直径涨大而引起纵向收缩。收缩受到约束时,管道纵向即受到拉应力。其值为μσ,其中μ为泊松比(钢管μ值约为0.30);σ为环向应力。②温度应力:管道操作温度高于安装温度时,管子在投产后受热伸长。这一伸长受到约束时,管道纵向承受压应力。其值为ɑEΔT,其中ɑ为管材的热胀系数;E为弹性模量;ΔT为管道操作温度与安装温度的差值。如果操作温度低于安装温度,管道纵向承受拉应力。③内压引起的纵向应力:在管道的弯头或阀门处,由于内压作用产生纵向力。此纵向力传到管壁上,产生拉应力,其值为0.5σ。对于埋地管道,此纵向力随着离远弯头或阀门而逐渐被土壤的摩擦力所平衡。
埋地管道纵向应力如下图。 A处有一清管器收发筒,管道经弯头入土,在弯头处破坏了土壤与管表面之间摩擦力的连续性,形成自由端。管道在B点受到土壤反力的约束。由B向C,土壤与管表面间的摩擦力逐渐积累,约束力逐渐增加,到C点时管子的纵向位移完全被约束住,即纵向位移为零。C点以后称为嵌固段;纵向应变不受约束的管段称为自由段;自由段和嵌固段之间称为过渡段,即图中BC部分。 管道在嵌固段所受纵向应力σL大,可按下式计算:式中负号表示压应力。一般对σL不必单独校核,但对σL和σ的组合应力,应按强度理论进行校核。
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