不均勻沉降架空管道桁架橋的有限元計(jì)算分析

黃 思1，張 聰1，徐征南1，牛琦鋒1，林冠堂，陳英紅

(1.華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣州 510641；2.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院 珠海檢測(cè)院，廣東珠海 519002)

0 引言

化工園區(qū)的架空管道一般用于輸送各種溫度、壓力和流動(dòng)工況的化工原料和成品。在基礎(chǔ)不均勻沉降地段，立柱、鋼架和管道產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)局部變形，直接影響架空管道的作業(yè)安全[1-2]。近年來，因地基不均勻沉降帶來的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備安全問題引起了有關(guān)研究人員的關(guān)注。冷建成等[3-5]分別對(duì)地基不均勻沉降下的管道做應(yīng)力分析和沉降變形研究，為管道安全性控制提供一定的理論依據(jù)。高紅利等[6-8]分別對(duì)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)不均勻沉降做受力分析、變形分析及安全性分析，為開展儲(chǔ)罐地基沉降安全評(píng)估提供技術(shù)指導(dǎo)。但缺少有關(guān)基礎(chǔ)不均勻沉降架空管道的研究報(bào)道。

本文選取華南某化工園區(qū)一個(gè)基礎(chǔ)不均勻沉降地段的架空管道桁架橋作為研究對(duì)象，采用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀測(cè)量架空管道立柱的沉降值，在此基礎(chǔ)上考慮重力、介質(zhì)溫度、流動(dòng)載荷等因素，建立系統(tǒng)完整的ANSYS有限元計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，旨在探索一套針對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降架空管道桁架橋?qū)嶋H應(yīng)用的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，為架空管道桁架橋的安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

1 立柱沉降測(cè)量

通過對(duì)實(shí)際架空管道桁架橋的簡化，建立如圖1所示的基礎(chǔ)不均勻沉降地段架空管道桁架橋幾何模型，其縱向和橫向具體參數(shù)如圖2,3所示。……