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随着“西气东输”、“川气东送”等重大工程的实施和城市化的高速发展,聚乙烯(PE)管以其耐腐蚀性,使用寿命长,环保、成本低等优点,已成为城市燃气输送管道的主要选择。近些年,地质灾害和违规搭建占压管道的情况频发,使埋地PE管面临十分复杂的地质环境,其安全性不容乐观。目前,针对PE管强度的研究主要集中在静液压条件下,复杂载荷作用下聚乙烯管力学性能研究还处于起步阶段,且现有针对钢管的研究成果并不适用于PE管；为了提高埋地PE管的安全性,亟需开展复杂载荷条件下埋地PE管的强度研究,为相应的安全评价方法提供技术支撑。本文在“十二五”国家科技支撑计划项目“基于风险的油气管道事故预防关键技术研究”(项目编号：2011BAK06B01)的支持下,针对地震引发滑坡和占压两种典型复杂载荷作用下埋地聚乙烯管的强度进行数值模拟研究,主要完成的工作如下：(1)对美国塑料管道数据库中的PE管常见失效案例进行筛选分析,结合发生概率、应对情况及危害影响,确定埋地PE管两种典型复杂载荷条件为地震引发滑坡和占压。(2)基于Suleiman双曲线本构模型,通过不同应变率的拉伸试验,得到了特定复杂载荷条件下PE管材的本构关系与屈服失效准则。采用非线性有限元方法分析复杂载荷条件下埋地PE管的材料非线性、几何大变形以及管土相互作用等问题,以管材屈服作为失效判定准则,确定极限载荷条件。(3)利用ABAQUS有限元分析软件建立了地震引发滑坡和占压条件下埋地PE管的强度分析模型,研究了滑坡和占压参数和其他影响因素(如管土相互作用参数、PE管参数)对PE管强度的影响规律,并得到以下结论：●地震引发滑坡作用下埋地PE管的偏移呈四项式分布,且PE管对称面的横截面变形明显。PE管的最大Mises应力所在位置随着位移加载的增大而从对称面内壁的起拱线转移至管底。土体对PE管截面的挤压作用是导致管材屈服的主要原因。屈服时的PE管最大偏移与滑坡区宽度L成线性正比关系,而屈服时的最大管截面变化率基本保持一致为δy=0.154。●受占压载荷作用的PE管最大偏移发生在管顶对称中心处；PE管对称中心的横截面明显变形。随着占压载荷的增大,最大Mises应力从对称面的管底(顶)转移至起拱线。屈服时,埋地PE管所受占压载荷与占压区长LT、占压区宽WT成反比,而管线的最大偏移与LT、WT成正比；屈服时的PE管最大截面变化率受占压区尺寸影响不大。(4)根据数值模拟结果,结合现场易测的工程原则,提出了相应的典型复杂载荷条件下的埋地PE管的强度评价方法,为提出相应的安全评定方法打下理论基础。基于有限元分析的结果,提出在地震引发滑坡情况下,可根据PE管最大偏移umax和滑坡区宽度L的关系曲线判断埋地PE管的安全性；占压情况下,可根据占压载荷和占压区长LT、宽WT三者之间的空间关系曲面判断埋地PE管的安全性。