石 彤,王炎兵,金廣義,劉嘯奔,張 宏,黃啟玉

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣管道輸送安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室/石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/城市油氣輸配技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 102249;2. 吉林省焓榮科技有限公司 吉林 長(zhǎng)春 130033)

0 引 言

“十四五”期間,隨著對(duì)油氣需求量的不斷加大,我國(guó)大口徑高鋼級(jí)長(zhǎng)輸管道建設(shè)將進(jìn)入高峰期[1-2]。而作為管道建設(shè)重要的一環(huán),下溝鋪設(shè)的安全性就顯得尤為重要。沉管法是利用管道自身重力將管道自然降落到管溝內(nèi)的施工方法,因?yàn)槌凉苁┕ぞ哂姓鞯貐f(xié)調(diào)量小、操作簡(jiǎn)便、施工作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)管道建設(shè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用[3-6]。但是,由于沉管施工過(guò)程中存在較大的管溝落差,管道發(fā)生彎曲變形,容易在局部產(chǎn)生較大的拉壓應(yīng)變,嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致拉裂或屈曲失效。

針對(duì)沉管下溝管道鋪設(shè)方法,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了一系列研究。在沉管施工方法與解析計(jì)算研究方面,康萬(wàn)平、劉長(zhǎng)江、李艷華等人[7]研究了不同施工環(huán)境下管道鋪設(shè)方法的選擇以及沉管下溝在油氣長(zhǎng)輸管道施工中的應(yīng)用。張英奎等人[8]介紹了西氣東輸管道工程在水網(wǎng)地區(qū)采用大口徑管道施工的特點(diǎn)及方法。對(duì)施工便道修筑和作業(yè)帶加固、河流和水塘及道路的穿越、管材運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行了論述,為今后類似的管道施工建設(shè)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。季蓓蕾、劉嘯奔等人[9]研究了不同沉降形式對(duì)管道軸向應(yīng)力狀態(tài)的影響,掌握大口徑管道的軸向應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),保障了管道的安全運(yùn)行。王付會(huì)等人[10]將模型簡(jiǎn)化成超靜定梁,最終推導(dǎo)出不同深度管道最大應(yīng)力公式。夏夢(mèng)瑩、張宏等[11]基于彈性梁理論,給出了挖溝過(guò)程中管道撓曲線微分方程,通過(guò)邊界條件與協(xié)調(diào)方程,給出了考慮幾何非線性的挖溝過(guò)程中管道應(yīng)力與變形解析計(jì)算方法。劉嘯奔等人[12]提出一種改進(jìn)的位移變形作用下海底管道應(yīng)變解析分析方法,根據(jù)線性強(qiáng)化模型考慮了管材的非線性本構(gòu)關(guān)系,最終基于平衡方程和迭代計(jì)算,可以精確計(jì)算管道應(yīng)力應(yīng)變。在數(shù)值計(jì)算方面,程浩力等人[13]對(duì)高地下水位段采用單側(cè)沉管下溝的施工工藝進(jìn)行了有限元模型驗(yàn)證,得到了小口徑油氣管線在高地下水位段施工的相關(guān)結(jié)論。孟佳等[14]簡(jiǎn)化出管道和土體相互作用的物理模型,利用 ANSYS 軟件進(jìn)行沉管下溝的開挖長(zhǎng)度分析。谷青悅等人[15]使用有限元模型對(duì)管道沉管下溝所受應(yīng)力進(jìn)行模擬計(jì)算和比較分析,論證該長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目采用管段端部沉管下溝或管段中間沉管下溝的施工方法。劉玉卿等人[16-17]利用有限元方法分析了中俄東線采用沉管下溝施工作業(yè)方式的可行性。

綜上所述,雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)沉管施工方法進(jìn)行了一定的探究,綜合采用解析法和有限元方法進(jìn)行了管道沉管下溝過(guò)程中管道過(guò)程的仿真分析,但未得到X80管道沉管下溝的臨界懸空長(zhǎng)度與沉管深度,現(xiàn)場(chǎng)施工缺乏直接指導(dǎo)。針對(duì)此,本文基于非線性有限元法,建立我國(guó)D1 219 mm X80直管段管道沉管下溝應(yīng)變數(shù)值計(jì)算模型,通過(guò)分析X80管道在沉管下溝時(shí)的變形過(guò)程,得到管道完全沉管時(shí)懸空長(zhǎng)度與管溝深度的關(guān)聯(lián)關(guān)系,進(jìn)而得到完全沉管施工臨界的懸空長(zhǎng)度與管溝深度。研究成果可以直接指導(dǎo)大口徑X80管道管溝開挖過(guò)程的控制,保障沉管施工安全、高效進(jìn)行。

1 沉管下溝簡(jiǎn)介

1.1 沉管過(guò)程簡(jiǎn)介

沉管下溝指的是沿管道開挖管溝,利用管道自身重力作用緩慢將管道自然下沉到管溝內(nèi)的施工方法。Q/SY GDJ 0387—2014 《油氣輸送管道沉管下溝施工規(guī)范》中將沉管下溝分為單側(cè)沉管下溝和雙側(cè)沉管下溝,其中雙側(cè)下溝的方式在工程實(shí)際中應(yīng)用更廣泛。

雙側(cè)沉管下溝可分為雙側(cè)單向沉管下溝及雙側(cè)背向沉管下溝。雙側(cè)單向沉管下溝是從管段的一端開始,逐步向管段另一端進(jìn)行管溝開挖和沉管下溝作業(yè),如圖1(a)所示;雙側(cè)背向沉管下溝則是從管段的中間一點(diǎn)開始,同時(shí)向兩端進(jìn)行管溝開挖和沉管下溝作業(yè),如圖1(b)所示。當(dāng)管道完全接觸管溝溝底時(shí),視為完全沉管。

圖1 雙側(cè)沉管下溝示意圖

1.2 沉管施工中管道應(yīng)力控制要求

沉管過(guò)程中因管道會(huì)產(chǎn)生較大范圍的垂向彎曲,進(jìn)而形成較大的軸向彎曲應(yīng)力,根據(jù)Q/SY GDJ 0387—2014《油氣輸送管道沉管下溝施工規(guī)范》的規(guī)定,我國(guó)管道沉管敷設(shè)時(shí)管道的許用應(yīng)力應(yīng)滿足:

σe=σh-σa≤[σ]=0.8σs

(1)

式中:σe為管道中的等效應(yīng)力,MPa;σh為管道環(huán)向應(yīng)力,MPa;σa為管道軸向應(yīng)力,MPa;[σ]為管道設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力,MPa;σs為管材的最低屈服強(qiáng)度,MPa。

2 管道沉管下溝有限元模型

應(yīng)用非線性有限元分析軟件,建立D1 219 mm X80直管段管道沉管下溝的數(shù)值計(jì)算模型,分析X80直管段管道在沉管下溝施工時(shí)的變形過(guò)程,經(jīng)計(jì)算得到管道完全沉管時(shí)懸空長(zhǎng)度與應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律,并計(jì)算得到臨界深度,可直接指導(dǎo)沉管施工管溝開挖并校核油氣長(zhǎng)輸管道沉管下溝的安全性。

下溝過(guò)程中,管道長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百米,針對(duì)管道沉管下溝數(shù)值計(jì)算模型,將管道本體簡(jiǎn)化為三維薄壁管,使用有限元軟件ABAQUS中的PIPE 31空間線性管單元進(jìn)行模擬。管道材料采用線彈性,其彈性模量為210 GPa、泊松比0.3,最小屈服強(qiáng)度555 MPa?？紤]到下溝管段足夠長(zhǎng),管道兩端自由約束。在下溝敷設(shè)過(guò)程中,管道受到重力和土體支撐力的作用,重力載荷即為管道自重,以慣性力的方式施加。

在下溝過(guò)程中,在管溝邊緣支點(diǎn)處會(huì)對(duì)管道進(jìn)行擠壓,產(chǎn)生較大應(yīng)力集中現(xiàn)象,管道最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在管溝邊緣管頂處。計(jì)算時(shí),基于建立的雙側(cè)單向沉管下溝與雙側(cè)背向沉管下溝有限元模型,通過(guò)將不同位置土塊下移模擬挖掘機(jī)開挖產(chǎn)生的溝底深度,模擬完全沉管時(shí)懸空長(zhǎng)度與管頂最大應(yīng)力。建立的雙側(cè)單向沉管下溝與雙側(cè)背向沉管下溝有限元模型如圖2所示。

圖2 雙側(cè)沉管下溝有限元模型

3 管道應(yīng)力和懸空長(zhǎng)度影響分析

3.1 不同土壤對(duì)管道應(yīng)力的影響

在進(jìn)行沉管敷設(shè)施工時(shí),不同土壤類型會(huì)對(duì)沉管敷設(shè)時(shí)管道應(yīng)力有一定影響。為探究大口徑高鋼級(jí)長(zhǎng)輸管道不同土壤情況下雙側(cè)單向與背向完全沉管施工時(shí)管道懸空長(zhǎng)度與管頂最大應(yīng)力狀態(tài)分布規(guī)律,選取D1 219 mm X80管道,以軟黏土、中黏土、硬黏土、松砂、中砂和密砂六種常見的土壤類型及3 m溝深施工工況為例,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。依據(jù)BS EN 1997-1—2004《歐洲法規(guī)7:土木設(shè)計(jì)總則》中給出的土壤類型,進(jìn)行土壤參數(shù)取值,6種常見土壤類型彈性模量見表1。

表1 不同土壤類型彈性模量 MPa

D1 219 mm管道3 m沉降時(shí)管道縱向位移分布曲線如圖3所示,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管道懸空長(zhǎng)度隨土壤彈性模量增大而增加,而后趨于穩(wěn)定,土壤類型為彈性模量較大的密砂時(shí),單向下溝在92.7 m左右,背向下溝在93.5 m左右。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明在管徑不變條件下,土壤參數(shù)對(duì)沉管施工中管道懸空長(zhǎng)度有一定影響,但影響較小。不同土壤參數(shù)、同一下溝深度工況管道懸空長(zhǎng)度詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 D1 219 mm管道不同土壤參數(shù)雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度計(jì)算表 m

圖3 不同土壤管道3 m沉降時(shí)雙側(cè)單向和雙側(cè)背向管道縱向位移曲線

D1 219 mm管道3 m沉降時(shí)管頂軸向應(yīng)力分布曲線如圖4所示。

圖4 不同土壤管道3m沉降時(shí)雙側(cè)單向和雙側(cè)背向管頂軸向應(yīng)力分布曲線

雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管頂最大拉應(yīng)力位于下溝施工邊界處,管頂最大拉應(yīng)力隨著土壤彈性模量增大而趨于穩(wěn)定。土壤類型為密砂時(shí),雙側(cè)單向沉管管道管頂最大應(yīng)力為301.3 MPa左右,雙側(cè)背向沉管管道管頂最大應(yīng)力為302.2 MPa左右。由計(jì)算結(jié)果可知,同一直徑、壁厚管道,管道雙側(cè)單向、雙側(cè)背向完全沉管時(shí)管頂最大拉應(yīng)力隨土壤彈性模量增大而增加并趨于穩(wěn)定。不同土壤彈性模量、同一下溝深度工況管頂軸向應(yīng)力詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 D1 219 mm管道不同土壤參數(shù)雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝管頂最大拉應(yīng)力計(jì)算表 MPa

3.2 管道壁厚對(duì)管道應(yīng)力的影響

為探究大口徑高鋼級(jí)不同壁厚長(zhǎng)輸管道在雙側(cè)單向與背向完全沉管施工時(shí)管道懸空長(zhǎng)度與管頂最大應(yīng)力狀態(tài)分布規(guī)律,選取壁厚18.4、22、27.5 mm的3種D1 219 mm X80管道,以密砂、下溝深度3、4、5 m施工工況為例,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。

D1 219 mm管道3 m沉降時(shí)管道縱向位移分布曲線如圖5所示。

圖5 不同壁厚管道3 m沉降時(shí)雙側(cè)單向和雙側(cè)背向管道縱向位移曲線

雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),不同壁厚管道懸空長(zhǎng)度基本相當(dāng),在92 m左右。說(shuō)明在管徑不變條件下,管道壁厚在沉管施工中對(duì)管道懸空長(zhǎng)度影響較小,同一管徑條件下管道完全沉管時(shí),管溝開挖長(zhǎng)度基本一致便滿足施工要求。不同壁厚、同一下溝深度工況管道懸空長(zhǎng)度詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 D1 219 mm管道不同深度雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度計(jì)算表

D1 219 mm管道3 m沉降時(shí)的管頂軸向應(yīng)力分布曲線如圖6所示。雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管頂最大拉應(yīng)力位于下溝施工邊界處。雙側(cè)單向沉管時(shí),不同壁厚管道管頂最大應(yīng)力為301.3 MPa左右。雙側(cè)背向沉管時(shí),不同壁厚管道管頂最大應(yīng)力為302.2 MPa左右。由此可見,同一直徑、不同壁厚管道雙側(cè)單向、雙側(cè)背向完全沉管時(shí)管頂最大拉應(yīng)力基本相當(dāng),說(shuō)明在管徑不變條件下,管道壁厚對(duì)完全沉管時(shí)管頂最大拉應(yīng)力影響較小。不同壁厚、同一下溝深度工況,管頂軸向應(yīng)力詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 D1 219 mm管道不同深度雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝管頂最大拉應(yīng)力計(jì)算表

圖6 不同壁厚管道3 m沉降時(shí)雙側(cè)單向和雙側(cè)背向管頂軸向應(yīng)力分布曲線

3.3 支墩位置對(duì)管道應(yīng)力的影響

管道下溝施工時(shí),支墩一般間隔12 m設(shè)置,隨著管溝開挖,支墩會(huì)被人工清除,支墩與管溝的距離在0～12 m之間連續(xù)變化。為探究大口徑高鋼級(jí)長(zhǎng)輸管道在不同支墩位置時(shí),雙側(cè)單向與背向完全沉管施工管道懸空長(zhǎng)度與管頂最大應(yīng)力狀態(tài)分布規(guī)律,選取D1 219 mm×18.4 mm X80管道,以密砂、下溝深度3 m、支墩位置距管溝0、4、8、12 m工況為例,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。

D1 219 mm×18.4 mm管道不同支墩位置3 m溝深沉降時(shí),管道縱向位移分布曲線如圖7所示,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管道懸空長(zhǎng)度保持不變。雙側(cè)單向與雙側(cè)背向沉管時(shí),不同支墩位置管道懸空長(zhǎng)度相差小于0.5 m。由此可見,不同支墩位置施工時(shí),管道的懸空長(zhǎng)度變化很小。不同下溝深度工況管道懸空長(zhǎng)度詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表6。

圖7 D1 219 mm×18.4 mm管道溝深3 m不同支墩位置雙側(cè)單向和雙側(cè)背向管道縱向位移曲線

D1 219 mm×18.4 mm管道3 m沉降時(shí),管頂軸向應(yīng)力分布曲線如圖8所示。

圖8 D1 219 mm×18.4 mm管道溝深3 m不同支墩位置雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管管頂應(yīng)力曲線

雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管頂與管底最大應(yīng)力位置會(huì)隨著支墩位置的改變而移動(dòng),最大應(yīng)力在320.5 MPa左右。由計(jì)算數(shù)據(jù)可以判斷,支墩距管溝位置增加時(shí),管道最大應(yīng)力值幾乎一致,當(dāng)距離增加到一定值時(shí),管道與管溝邊緣接觸,土壤給管道一支撐作用,管頂最大應(yīng)力減小,在距管溝12 m工況下,管頂最大應(yīng)力為308.4 MPa,因此可以認(rèn)為支墩位置對(duì)管道完全沉管時(shí)管頂最大拉應(yīng)力影響不大。不同支墩位置管頂軸向應(yīng)力詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 D1 219 mm×18.4 mm管道不同支墩位置雙側(cè)單向、雙側(cè)背向管頂最大拉應(yīng)力 MPa

3.4 有無(wú)支墩對(duì)管道應(yīng)力的影響

為探究大口徑高鋼級(jí)長(zhǎng)輸管道在有無(wú)支墩時(shí)雙側(cè)單向與背向完全沉管施工管頂最大應(yīng)力狀態(tài)與懸空長(zhǎng)度分布規(guī)律,以不同支墩位置計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ),選取D1 219 mm×18.4 mm X80管道,以密砂、下溝深度3 m、有無(wú)支墩施工工況為例,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。

D1 219 mm×18.4 mm管道有無(wú)支墩時(shí)3 m沉降管道縱向位移曲線如圖9所示。雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),有支墩的管道懸空長(zhǎng)度要大于無(wú)支墩的。由計(jì)算結(jié)果可知,相同管道尺寸條件下,管道完全沉管時(shí),有支墩情況下需要加長(zhǎng)管溝開挖長(zhǎng)度。有無(wú)支墩時(shí)管道懸空長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果見表8。

表8 D1 219 mm×18.4 mm管道不同深度有無(wú)支墩雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度

圖9 D1 219 mm×18.4 mm管道不同深度有無(wú)支墩雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度計(jì)算曲線

D1 219 mm×18.4 mm管道有無(wú)支墩時(shí)3 m沉降管頂軸向應(yīng)力分布曲線如圖10所示。有支墩工況下管道應(yīng)力呈波動(dòng)分布,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),有支墩的管頂最大拉應(yīng)力明顯要大于無(wú)支墩的。由計(jì)算結(jié)果可知,相同管道尺寸條件下,管道完全沉管時(shí),有支墩情況下管頂最大應(yīng)力更大。有無(wú)支墩時(shí)管頂應(yīng)力詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表9。

表9 D1 219×18.4 mm管道不同深度有無(wú)支墩雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝管頂最大拉應(yīng)力

圖10 D1 219 mm×18.4 mm管道不同深度有無(wú)支墩雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝管頂軸向應(yīng)力分布曲線

3.5 管溝深度對(duì)管道應(yīng)力的影響

基于上述不同土壤、不同壁厚、支墩位置、有無(wú)支墩影響因素分析,探究大口徑高鋼級(jí)長(zhǎng)輸管道在雙側(cè)單向與背向不同管溝深度完全沉管施工時(shí)管道懸空長(zhǎng)度與管頂最大應(yīng)力狀態(tài)分布規(guī)律,得到管道完全沉管施工臨界溝深。選取D1 219 mm×18.4 mm X80管道,并以密砂、不同下溝深度施工工況為例,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。

D1 219 mm×18.4 mm管道不同溝深沉降時(shí)管道縱向位移分布曲線如圖11所示。雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管道懸空長(zhǎng)度隨著溝深增加而增大。對(duì)于D1 219 mm×18.4 mm管道,下溝深度每增加0.5 m,管道的懸空長(zhǎng)度增加值在4 m以下,且隨著溝深增加,增幅越來(lái)越小。不同下溝深度工況管道懸空長(zhǎng)度詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表10。

表10 D1 219 mm×18.4 mm管道不同深度雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度

圖11 D1 219 mm×18.4 mm管道不同深度雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝懸空長(zhǎng)度計(jì)算曲線

由D1 219 mm×18.4 mm管道不同沉降時(shí)管頂軸向應(yīng)力分布曲線如圖12所示,同一直徑、不同沉管深度管道雙側(cè)單向、雙側(cè)背向完全沉管時(shí)管頂軸向應(yīng)力隨著管溝深度增加而增大。可以看出,下溝深度是影響管道安全的最重要因素之一,針對(duì)不同尺寸管道的最大下溝深度需經(jīng)計(jì)算得到。對(duì)于 D1 219 mm×18.4 mm X80管道,由不同工況管頂應(yīng)力詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表11。

表11 D1 219×18.4 mm管道不同深度雙側(cè)單向、雙側(cè)背向沉管下溝管頂最大拉應(yīng)力

圖12 D1 219×18.4 mm管道不同深度雙側(cè)單向和雙側(cè)背向沉管下溝管頂應(yīng)力曲線

對(duì)模型進(jìn)一步計(jì)算臨界溝深與懸空長(zhǎng)度可知,無(wú)支墩情況下,雙側(cè)單向沉管溝深達(dá)到6.74 m、懸空長(zhǎng)度達(dá)113.0 m,管道最大應(yīng)力達(dá)到臨界許用應(yīng)力;雙側(cè)背向沉管溝深達(dá)到6.80 m、懸空長(zhǎng)度達(dá)115.5 m,管道最大應(yīng)力達(dá)到臨界許用應(yīng)力。有支墩情況下,雙側(cè)單向沉管溝深達(dá)到6.25 m、懸空長(zhǎng)度達(dá)113.0 m,管道所受最大應(yīng)力達(dá)到臨界許用應(yīng)力;雙側(cè)背向沉管溝深達(dá)到6.31 m時(shí),懸空長(zhǎng)度達(dá)到113.5 m,管道所受最大應(yīng)力達(dá)到臨界許用應(yīng)力。

4 結(jié) 論

針對(duì)大口徑X80直管段管道沉管下溝敷設(shè)問(wèn)題,本文以D1 219 mm X80管道為例,建立了直管段管道沉管下溝敷設(shè)參數(shù)化數(shù)值計(jì)算模型,計(jì)算了工程中4類影響因素作用下的管道管頂最大拉應(yīng)力變化及管道縱向位移分布,可以為D1 219 mm X80管道沉管施工提供指導(dǎo)。

1)不同土壤類型條件下,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向完全沉管時(shí),管頂應(yīng)力和管道懸空長(zhǎng)度隨土壤彈性模量增大而有小幅增加,并趨于穩(wěn)定。說(shuō)明在其他條件不變的情況下,土壤類型對(duì)沉管施工中管道懸空長(zhǎng)度有一定影響,但這種影響較小。

2)不同管道壁厚條件下,管道應(yīng)力和懸空長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)相同,同一直徑、不同壁厚管道雙側(cè)單向、雙側(cè)背向完全沉管時(shí)懸空長(zhǎng)度與管頂最大拉應(yīng)力基本相當(dāng),同一管徑、不同壁厚條件下,管道完全沉管時(shí)管溝開挖長(zhǎng)度一致便滿足施工要求。

3)不同支墩位置條件下,當(dāng)支墩位置發(fā)生改變時(shí),管頂最大應(yīng)力位置隨支墩位置移動(dòng),管道懸空長(zhǎng)度與管頂應(yīng)力基本一致,認(rèn)為支墩位置對(duì)管道施工影響較小。

4)無(wú)支墩和有支墩情況下,懸空長(zhǎng)度和管頂應(yīng)力的變化趨勢(shì)相同,無(wú)支墩情況下呈連續(xù)性變化,有支墩情況下呈階梯狀或波動(dòng)狀變化;相同管溝深度沉管,管道中最大應(yīng)力在有支墩情況下大于無(wú)支墩情況。

5)同一直徑、不同壁厚管道雙側(cè)下溝完全沉管時(shí),管頂最大軸向應(yīng)力隨管溝深度增加而增大。對(duì)于D1 219 mm X80管道,無(wú)支墩情況下,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向沉管臨界深度分別為6.74 m和6.80 m;有支墩情況下,雙側(cè)單向與雙側(cè)背向沉管臨界深度分別為6.25 m和6.31 m。