埋藏光面管抗外壓穩(wěn)定分析的阿姆斯圖茲法研究及其應(yīng)用.pdf

1、地下埋藏式壓力鋼管主要失效模式為外壓作用下的失穩(wěn)破壞，目前國內(nèi)外多個壓力鋼管設(shè)計規(guī)范推薦采用阿姆斯圖茲法（簡記阿氏法）對埋管進(jìn)行抗外壓穩(wěn)定分析。然而由于目前對阿氏法失穩(wěn)機理和控制微分方程相關(guān)的理論研究仍不系統(tǒng)，同時由于阿氏法中影響因素較多、機理復(fù)雜，各國規(guī)范在應(yīng)用該法進(jìn)行埋管穩(wěn)定分析時仍不統(tǒng)一。鑒于此，本文以埋藏光面管為研究對象，對抗外壓穩(wěn)定分析的阿氏法理論和應(yīng)用進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)地研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)基于單波失穩(wěn)機理和基

2、本假定，系統(tǒng)推導(dǎo)了光面管臨界外壓Pcr分析的阿氏法微分方程組和近似解析求解方法，繪制了確定管道臨界外壓Pcr的快速查詢圖，編制了相應(yīng)的計算程序，同時指出了光面管阿氏法理論推導(dǎo)過程中仍存在的問題。
　　(2)揭示了阿氏法臨界外壓Pcr的主要影響因素及其影響規(guī)律，給出了阿氏簡化計算公式的適用范圍建議。研究表明:徑厚比r/t、鋼管與外包鋼筋混凝土間縫隙率ηiu、鋼材屈服強度σs是無缺陷光面管臨界外壓Pcr的主要影響因素;當(dāng)徑厚比r/t＜

3、30時需同時考慮外壓穩(wěn)定性和強度校核;當(dāng)30≤r/t＜60時，采用阿氏原公式以保證有良好計算精度的結(jié)果;當(dāng)60≤r/t時，采用阿氏簡化公式具有良好的計算精度，與原公式誤差在5％以內(nèi);當(dāng)r/t＞100時阿氏法存在臨界外壓Pcr隨鋼材強度σs增加而減小的問題c
　　(3)對比研究了中國、美國和日本壓力鋼管設(shè)計規(guī)范中3種阿氏簡化迭代計算方法，給出了臨界外壓Pcr迭代公式選取、縫隙計算與取值、安全系數(shù)取值的建議，指出了阿氏論文、美國ASC