[发明专利]一种天然气管道跨越结构清管过程中最大位移和弯曲应力的计算方法

摘要

本发明公开了一种天然气管道跨越结构清管过程中最大位移和弯曲应力的计算方法。现有计算方法需要针对具体的斜拉索或悬索跨越结构，建立专门的有限元模型，对计算者的专业素养要求较高，且移植性差、求解时间成本大。本方法可根据天然气管道斜拉索跨越结构的基本参数，通过计算公式快速获得其清管过程中的最大位移和弯曲应力，解决了上述问题。其步骤是：收集天然气管道斜拉索跨越结构及其清管预案的基础数据；根据跨越结构的基本形式选择计算参数；将收集到的基础数据和计算参数代入公式，计算得到天然气管道跨越结构清管过程的最大位移和弯曲应力。本发明的计算方法简便，计算结果能表达在清管作用下跨越结构的最大位移和弯曲应力，为天然气管道跨越结构清管安全性评价提供了依据。

主权项

1.一种天然气管道跨越结构清管过程中最大位移和弯曲应力的计算方法，包括以下步骤：步骤一，根据天然气管道跨越结构的设计资料、现场踏勘以及拟定的清管运行方案，收集天然气管道跨越结构的长度、管道外直径、清管器到达跨越结构起始点的速度、清管器到达跨越结构起始点时其前端的液柱长度以及该液柱的平均持液率，管道的截面惯性矩、抗弯截面系数以及管道用钢的弹性模量，如果跨越结构存在加劲梁，则应收集加劲梁的截面惯性矩抗弯截面系数以及管道用钢的弹性模量；步骤二，判断天然气管道跨越结构是悬索式还是斜拉索式结构，根据表1，选择计算公式中的常量p1、p2、p3、p4、p5；表1不同跨越结构的计算公式常量取值步骤三，将基础数据和计算公式中的常量代入最大位移计算公式与弯曲应力计算公式中，计算得到天然气管道跨越结构在清管过程中的最大位移和弯曲应力，具体实现步骤为：(1)最大位移计算公式：式中y——跨越结构的最大位移，m；Lp——为跨越结构长度，m；Ls——清管器前液弹长度，m；p1、p2、p3、p4、p5——计算公式中的常量，取值见表1，无量纲；Hl——为液弹区的平均持液率，无量纲；vp——清管器运行速度，m/s；d——管道外径，m；g——重力加速度，取9.8m/s2；(2)弯曲应力计算公式：式中σmax——跨越结构的弯曲应力，MPa；E——跨越结构管道的弹性模量，如果跨越结构有加劲梁，则为加劲梁的弹性模量，MPa；y——跨越结构的最大位移，m；Iz——管道的截面惯性矩，如果跨越结构有加劲梁，则为加劲梁的截面惯性矩，m4；W——管道的抗弯截面系数，如果跨越结构有加劲梁，则为加劲梁的抗弯截面系数，m3；Lp——为跨越结构长度，m。