(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210931551.4 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 国家石油天然气管网集团有限公司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 (72)发明人 王继坤　占传熙　吴明畅　王志方　 宋红兵　张大勇　谭剑　孙宝龙　 沈赟　黄亮亮　 (74)专利代理 机构 苏州科权知识产权代理事务 所(普通合伙) 32561 专利代理师 梁景滔 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种油气管道断管回弹计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种油气管道断管回弹计算 方法， 其涉及油气管道维修技术领域， 旨在解决 换管地段往往地质 环境复杂、 作业空间有限， 使 得断管操作与焊口组对的难度大大增加， 大大提 高管道换管修复过程中风险的问题， 其技术方案 要点是， 其处理步骤如下： S1： 定制管道轨迹线、 管径、 材质的模型信息， 并获取土壤本构， 管道埋 深的信息； S2： 进行管道载荷分析并计算管道切 口回弹位移大小和方向； S3： 建立土壤三维实体 分析模型和管道壳体分析模型； S4： 求解处管道 所受外部载荷的边界条件， 基于外部载荷的边界 条件， 计算管道的回弹位移和回弹方向， 为管道 换管提供技术支撑和预防控制措施。 达到为管道 换管提供技术支撑和为管道换管提供预防控制 措施的效果。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115408827 A 2022.11.29 CN 115408827 A 1.一种油气管道断管回弹计算方法， 其特 征在于， 其计算 步骤如下： S1： 查阅管道埋设情况， 定制管道轨迹线、 管径、 材质的模型信息， 并查阅周边土壤条 件， 获取土壤本构， 管道埋深的信息； S2： 采用应力测量手段获取管道环向点位应力， 进行管道载荷分析并计算管道切口回 弹位移大小和方向， 对管道的三个集中力(Fx,Fy,Fz)和三个力矩(Mx,My,Mz)进行求解， 给出 管道所受外 部载荷的边界条件： A1： 当埋地管线一部分被开挖后， 现场应力在切割端部概括为三个集中力(Fx,Fy,Fz)和 三个力矩(Mx,My,Mz)的组合,三个集中力中Fx,Fy对应剪切变形力， Fz对应拉压变形力， 三个 集中力矩中Mx,My对应弯曲变形力， Mz对应横截面扭转变形力； S3： 根据管道土壤参数、 管沟结构参数和管道规格的管道埋设因素， 建立土壤三维实体 分析模型和管道壳体分析模型； B1： 三维实体建模， 基于位移方式建立的计算分析公式为 其中σij为土壤中应力分量， δui为位移变分， 对于土壤中应力 ‑应变本构关系可以表示为公式σij＝Eijklεkl， 其中Eijkl为弹性常数四 阶张量； B1： 壳体分析模型遵从薄壳理论的基本假设， 其构造的位移形插函数如下公式： 其刚度矩阵表示为公式 其余部分的处理与 常规有限元模型 方式相一 致； S4： 通过现场应力测试， 求解处管道所受外部载荷的边界条件， 基于外部载荷的边界条 件， 通过管土耦合作用建模， 计算管道的回弹位移和回弹方向， 为管道换管提供技术支撑和 预防控制措施。 2.根据权利要求1所述的一种油气管道断管回弹计算方法， 其特征在于： 所述S2中载荷 分析方法包括 直管段管道载荷分析 方法和含弯管 段管道载荷分析 方法两种。 3.根据权利要求2所述的一种油气管道断管回弹计算方法， 其特征在于： 所述直管段管 道载荷分析方法为直管段管道应力测试界面为A和O， 切点为O截面， 每个截面上对称分布的 进行四个钟点位的应力测试， 两截面之 间的距离为L， 则可以得到直管段管道载荷的表达式 为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408827 A 2Mz＝0。 4.根据权利要求2所述的一种油气管道断管回弹计算方法， 其特征在于： 所述含弯管段 管道载荷分析方法为切点为O点， 应力测试点位截面为A、 B、 O三个截面， 每个截面上对称分 布的进行四个钟点 位的应力测试， 则可以得到含弯管 段管道载荷的表达式为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408827 A 3