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針對直埋熱水供熱管道彎管受力的復(fù)雜性,基于土彈簧模型建立了三維熱-力耦合有限元模型,分析了直埋直角彎管應(yīng)力的主要影響因素,給出了縮短彎臂長度的熱-力耦合有限元模型。建模中管土相互作用考慮了介質(zhì)的重力和覆土重力等的作用,彎頭管段的邊界條件施加在2個(gè)彎臂端頭。結(jié)果表明,直埋彎管在溫升作用下的峰值應(yīng)力遠(yuǎn)大于內(nèi)壓作用下的峰值應(yīng)力;直埋彎管的一次應(yīng)力隨管道壁厚、管道埋深的增加而降低,隨內(nèi)壓、彎頭曲率半徑的增加而增加;直埋彎管的二次應(yīng)力隨管道壁厚的增加而降低,隨內(nèi)壓、埋深、溫升、彎頭曲率半徑、彎頭端部位移的增加而增加;彎頭截面豎向橢圓化對彎頭是有利的,而橫向橢圓化是有害的;地面荷載作用使彎頭最大當(dāng)量應(yīng)力減小,對彎頭起保護(hù)作用。該研究旨在為直埋管道的安全性分析提供幫助。
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