马晓强

摘 要：由于长输管道线路长、经过地区地质情况和人文环境复杂，管道沿线地质灾害或者第三方活动等容易对管道造成占压。为定量评估占压荷载作用下管道安全情况，需对占压荷载作用下管道应力进行定量计算。另外，本文计算出了地面占压载荷作用下长输天然气管道在不同情况下的应力大小及变化规律，为管道保护工作提供了参考。

关键词：天然气；长输管道；占压荷载；应力计算；安全评估

我国天然气工业处在快速发展时期，天然气管道建设里程不断增加[1]。由于长输管道线路长、经过地区地质情况和人文环境复杂，管道沿线地质灾害或者第三方活动等容易对管道造成占压[2]。对占压荷载下管道应力进行定量计算可以模拟管道形变及应力变化情况，准确评估管道是否发生疲劳破坏或者应力损伤，对管道完整性管理有着重要的意义。

1.管-土作用模型

目前工程上主要采用简化的理想模型来模拟管道-土壤间的相互作用，比较常见的管道-土壤作用模型有：弹性地基梁模型、土弹簧模型和非线性接触模型[3-5]。本文采用土弹簧模型 [6]。美国土木工程师协会ASCE《埋地管道设计手册》给出了土壤等效为非线性弹簧的方法，通过计算土壤的受力-位移关系来确定土弹簧的特性参数[7]。

1.1 管道模型

对埋地管道进行建模时，将埋地管道视为等径、无腐蚀的钢制圆管，忽略管道焊缝的影响。兼顾计算精度和计算量大小，利用四边形板壳单元建立管道模型。……