杨　辉，王　婷，雷铮强，李明菲，玄文博，王富祥，陈　健

（中国石油管道科技研究中心，河北廊坊065000）①

管土接触作用下埋地管道力学分析

杨辉，王婷，雷铮强，李明菲，玄文博，王富祥，陈健

（中国石油管道科技研究中心，河北廊坊065000）①

为了研究管土间作用规律，运用ANSYS软件建立了基于接触单元的三维管土接触有限元模型，分析得到了管周接触应力的分布。给出了管土相互作用计算的弹性解，对比分析得出其与有限元模拟结果非常接近，表明管土接触分析模型能够较好地模拟管土相互作用。计算分析了管道埋深、土体粘聚力、管土摩擦因数、内摩擦角对管土接触应力的影响。

管土接触；埋地管道；ANSYS；力学分析

目前，我国70%的石油和99%的天然气通过管道运输，而绝大部分管道为埋地管道［1］。管周土体既对管道施以载荷，又约束管壁向外变形，管-土间的相互作用非常复杂，研究管-土作用规律对埋地管道应力分析具有重要意义［2］。20世纪70年代，Winker提出了弹性地基梁的概念，后来被引入到管土相互作用的研究中。张坤勇等［3］在Winkler经典解答基础上，给出了一种适用于描述任意位移荷载条件下管线的解析解。王小龙等［4］基于Winkler假设的弹性地基梁理论，建立了埋地钢管在局部悬空时管道与土相互作用的力学模型。上述弹性地基梁模型是通过若干弹簧将管道与土连接起来分析管道与土介质的相互作用，模型存在大量简化，且不能较好地模拟管土间的非线性摩擦。本文运用ANSYS软件，基于接触单元建立了三维管土接触有限元模型，分析了管道埋深、土体粘聚力、管土摩擦因数、内摩擦角对管土接触应力的影响。……