王 飞，杜保存，王国伟

（太原理工大学 环境科学与工程学院，太原030024）

弯头是供热直埋管道中的重要部件，也是管线中的薄弱环节。近年来，许多学者对主要承受内压力作用的弯管进行了理论分析、数值模拟和实验研究，得出了随着椭圆度的增加，弯头危险点的应力值迅速增加［1－4］。所以为保证管道的安全性，应严格控制弯管的椭圆度。相关规范均对弯头椭圆度作了规定［5－6］，而且允许椭圆度值越来越小，但是严格控制直埋供热弯头椭圆度的必要性有待论证。一方面供热直埋弯头承受的压力低（不大于2.5MPa），循环温差作用是造成供热管道破坏的主要因素。另一方面，薄壁弯管在加工过程中，截面椭圆化是很难控制的。目前，国内外学者对薄壁管推弯中产生的壁厚不均匀和截面椭圆化的研究较少，普通的弯管方法与普通拉弯式弯管机均无法满足要求［7］。

为此，笔者利用ANSYS软件，分析了椭圆度从1%～20%的DN1200、DN1000、DN800的供热直埋弯头，在综合各种荷载作用下弯头应力的变化规律。

1 椭圆度

管道在弯制过程中，横截面产生一定的椭圆度。椭圆度为弯管外壁长轴长度Domax与弯管外壁短轴长度Domin之差，除以弯管圆形截面时的外直径Do所得值的百分比［8］：

式中：u为椭圆度；Domax为弯管外壁长轴长度，m；Domin为弯管外壁短轴长度，m；Do为弯管圆形截面时的外直径，m。

2 有限元模型的建立

弯头的有限元模型中，施加的荷载主要包括温度荷载、压力荷载以及位移荷载和土壤荷载。土壤荷载体现在土壤与管道的耦合作用上，通过调整弹簧的弹性系数来模拟土壤对管道的作用反力。……