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埋地管道縱向應力分析 由于縱向應變受土壤與管表面之間摩擦力的約束,埋地管道的直管段部分會產生以下三種縱向應力。①泊松效應應力:管子受內壓時,其直徑漲大而引起縱向收縮。收縮受到約束時,管道縱向即受到拉應力。其值為μσ,其中μ為泊松比(鋼管μ值約為0.30);σ為環向應力。②溫度應力:管道操作溫度高于安裝溫度時,管子在投產后受熱伸長。這一伸長受到約束時,管道縱向承受壓應力。其值為ɑEΔT,其中ɑ為管材的熱脹系數;E為彈性模量;ΔT為管道操作溫度與安裝溫度的差值。如果操作溫度低于安裝溫度,管道縱向承受拉應力。③內壓引起的縱向應力:在管道的彎頭或閥門處,由于內壓作用產生縱向力。此縱向力傳到管壁上,產生拉應力,其值為0.5σ。對于埋地管道,此縱向力隨著離遠彎頭或閥門而逐漸被土壤的摩擦力所平衡。
埋地管道縱向應力如下圖。 A處有一清管器收發筒,管道經彎頭入土,在彎頭處破壞了土壤與管表面之間摩擦力的連續性,形成自由端。管道在B點受到土壤反力的約束。由B向C,土壤與管表面間的摩擦力逐漸積累,約束力逐漸增加,到C點時管子的縱向位移完全被約束住,即縱向位移為零。C點以后稱為嵌固段;縱向應變不受約束的管段稱為自由段;自由段和嵌固段之間稱為過渡段,即圖中BC部分。 管道在嵌固段所受縱向應力σL大,可按下式計算:式中負號表示壓應力。一般對σL不必單獨校核,但對σL和σ的組合應力,應按強度理論進行校核。
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