单钢保温管道S形铺设分析的传递矩阵法

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1、第lO卷第22期中国科技论文Vo1．10No．222015年l1月CHINASCIENCEPAPERNOV．2015单钢保温管道S形铺设分析的传递矩阵法贾旭，赵天奉，段梦兰，矫滨田，黄俊(1．中海油研究总院，北京100028；2．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249)摘要：单钢保温管道实施s形铺设时，弯曲刚度因混凝土配重层损伤而变化，若要准确分析管道现场接头位置的钢管层应力，就需要考虑管道配重段因弯曲损伤而产生的刚度折减。本文基于混凝土损伤塑性模型，应用有限元法分析弯曲过程中单钢保温管道混凝土配重层的拉伸开裂与压缩破碎，并用与钢管层曲率相关的无因次刚度比表征因配重层

2、损伤导致的管道刚度变化。应用传递矩阵法，结合管道在托管架上的曲率变化，计算铺设管道现场接头位置的附加弯矩，作为现有铺管分析的非线性修正。提出了单钢保温管道s形铺设的上限刚度和下限刚度概念，并与混凝土配重层损伤程度关联，作为该种类型管道铺设刚度控制的基本准则。关键词：单钢保温管道；传递矩阵；混凝土损伤塑性模型；现场接头；附加弯矩中图分类号：TE4文献标志码：A文章编号：2095—2783(2015)22—2631—06S-layanalysisofcasedinsulatedflowlinebasedontransfermatrixmethodJIAXu，ZHA()Tianfeng2，D

3、UANMenglan。，JIAOBintian，HUANGJun(1．CN(X)CResearchInstitute，Beijing100028，China；2．CollegeofMechanicalandTransportationEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Beijing)，Beijing102249，China)Abstract：DuringS-laythebendingstiffnessofcasedinsulatedflowlinechangesduetOthedamageofitsconcreteweightedcoat．I

4、fwewanttoaccuratelycalculatethestressinthecarrierpipeatfieldjointsofthiskindofpipeline，thebendingstiffnessreduc—tionofthepipelineshouldbetakenintoconsideration．Basedonconcretedamagedplasticmodel，tensioncrackingandcompres—sioncollapseofweightedcoat，casedinsulatedflowlinebendingareanalyzedbythefin

5、iteelementmethodtobuildupthenonlinearrelationshipbetweenbendingstiffnessandcurvatureofthiskindofpipelinesystem．Andtheadditionalbendingmomentinpipefieldjointsarecalculatedusingtransfermatrixmethodasanonlinearmodificationofpipeinstallationanalysis．Theupper1imitandthelowerlimitareproposedinthispape

6、rtoprovideabendingstiffnesscontrolcriterionfortheSlayofcasedinsulatedflowlin~Keywords：casedinsulatedflowline；transfermatrix；concretedamagedplasticmodel；fieldjoint；additionalbendingmoment与双钢保温管道相比，单钢保温管道输送具有长期以来，单钢保温管道的弯曲特性并未得到更好的经济性l1]，但由于弯曲性能差，且容易发生层深入研究。从试验角度看，单钢保温管道的管材在问剪切破坏，铺设安装的困难致使其应用受到一定实

7、验室不易制备，试验所需的加载装置又过于庞大，限制。典型的单钢保温管道由内到外为钢管层(含试验中混凝土配重层的损伤也不易测量，因而至今内外防腐涂层)、聚氨酯保温层、聚乙烯防护层和混尚未见到单钢保温管道弯曲试验结果发布，而铺管凝土配重层，焊接后，仅管道钢管层是连续的，保温船上的现场测试也限于验证管道的层间剪切强度或层、防护层和配重层是非连续的，焊接位置采用热缩者抗挤压能力l4]，难以充分考察管道整体的弯曲特带密封后，一般注入玛蹄脂保温一]。与无保温