齐文彪，张 明，郑双凌，李国栋，3，马吉明

（1.吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130021；2.清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；3.内蒙古大学 交通学院，内蒙古 呼和浩特 010070）

1 研究背景

露天或埋藏式的压力钢管广泛应用于水利水电等工程中［1-4］，其管壁都很薄，尤其是高强钢钢管，太厚则卷板容易造成塑性变形进入强化阶段，塑性损失大，若因厚板焊接的焊接残余应力较大，还要进行消除应力的热处理。在停机、检修的放空工况下，受管外大气压力或外水压力作用下，钢管的稳定性成为重点考虑的问题。对钢管进行环向加强可能比单纯增加管厚更有效，也更节约钢材。

压力钢管外压屈曲的环向预防措施通常采用加劲环。加劲环是管道上沿圆周方向设置的局部加劲部件，可用钢板、角钢、T形钢或槽钢等沿管环向焊接而成。与无加劲环的光面管道相比，带加劲环的薄钢管的外压屈曲具有不同的特点［5］。加劲环的存在使管壁的屈曲变形受到阻碍，波数增多，波幅减小，单凭直觉确定加劲环管的屈曲变形是比较困难的。

加劲环间管道可模型化为两端受约束的圆柱壳［6］。研究两端受约束的圆柱薄壳的外压屈曲在管道、压力容器等设计中也尤为重要。在进行理论分析时，加劲环通常被假定为对环平面外没有刚性，只对环平面内的变形有刚性。加劲环对管道全部作用可以通过数值仿真或试验来揭示。

理论研究［6-8］表明，加劲环的间距对增强效果影响显著，当加劲环相距很远，加劲环对较远处的管壁不施加显著影响，此时加劲环管与光面管具有相近的屈曲压力。……