管道跨越结构成桥状态后力学分析.pdfVIP

石油机械 PETROLEUMMACHINERY ～36一 CHINA 2008年第36卷第9期 ●设计计算◆ 管道跨越结构成桥状态后力学分析’ 艾志久1 舒仕勇2 齐昌东3 关 键3 雷 刚3 时东东3 (1．西南石油大学2．海洋石油工程股份有限公司3．中油辽河工程公司) 摘要管道跨越悬索结构作为一种重新认识和开始大量修建的输气管道跨越结构，有其自身 的优点和缺点。着重从挠度理论出发研究其力学特性，详细推导了悬索跨越结构挠度理论基本微 分方程，在此基础上介绍了各内力影响线的求解思路。基于此，采用动态规范法加载原理编制了 挠度理论计算程序，通过实际的桥跨结构进行数值模拟，同时对该结构采用SAP2000桥梁专用分 析程序进行分析，把计算结果与SAP2000程序分析的结果进行比较分析。结果表明，采用该理论 结果与有限元理论的数据结果较接近且偏于安全。特别适用于中小跨度悬索管桥的设计及大跨径 悬索管桥的初步设计。 关键词 管道跨越结构 挠度理论SAP2000有限元分析 石油天然气是每个国家必备的能源物质，其输 。 巩——主索恒载水平拉力。 送管道是国家的能源大动脉。当石油天然气长输管 将式(2)代入式(1)得 道跨越铁路、公路、河流和山谷等障碍物时，通常 选择地上跨越形式。目前，悬索跨越结构能跨越的 以：％华 ㈤ 跨度最大，且比较经济并易于实现，是目前采用较 在恒载状态下，设主梁竖向曲线为c(茗)(方 多的跨越形式之一。悬索管桥在静力方面的理论有 向以向下为正)，主梁初始预拱度为c。(茹)，则恒 弹性理论、挠度理论和有限位移理论。挠度理论是 载状态下主梁的弹性方程…为 针对结构的大位移而发展的一种近似理论，笔者拟 用该理论对悬索管桥进行力学分析。 式中 r主梁的恒载集度； 悬索管桥挠度理论基本方程推导 酣～主梁竖向抗弯刚度。 将式(2)代入式(4)可得悬索跨越结构恒 恒载作用下，缆索的形状为抛物线，则中、边 载状态方程 跨下垂曲线方程¨。21可表示为 4， (i=1，2，3)(1) 彤参+以妻=g+肼≥+以髻+氍c5) Yi=》(jl一戈) ‘‘ 式中fl——左边、中、右边跨跨度； 在活载P(菇)作用下，主梁和主索都发生竖 Z——左边、中、右边跨矢高。 向挠度叩(算)，主索的水平力H=以+缉，同时吊 索产生的附加力设为s(茹)，则分配于主梁本身的 据主缆微小单元出载荷(孑+g。)也与主缆恒 竖向载荷为 载拉力的竖向平衡得 (6) g(石)=g+p(茹)一s(卫) (2) 一Hg—dxl2=i+矾 因此，主梁在恒载与活载作用下的弹性方程为 式中g——恒载吊索力的分布集度； 肼誊(’，+c—CO)+以誊(c+’，)=似 。似 ＆——主索自重(近似为沿跨度分布)；