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基于光纖傳感器的懸索跨越管道的應(yīng)變分析

2021-04-19 11:25:04 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來(lái)源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

基于光纖傳感器的懸索跨越管道的應(yīng)變分析

李聰1，2，林楠1，李陽(yáng)1

（1. 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京；2.北京交通大學(xué)，北京）

1. 引言

在輸油氣管道的跨越結(jié)構(gòu)中應(yīng)用典型的是懸索橋結(jié)構(gòu)形式。但是懸索跨越管道所處的自然條件比較惡劣，經(jīng)常遭受雪載、風(fēng)載、地震以及水擊等外載荷作用，容易發(fā)生事故，不僅會(huì)影響油氣介質(zhì)的輸送效率，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，也是管道完整性管理工作的重點(diǎn)。為了掌握懸索跨越管道在不同受載工況下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，基于光纖光柵傳感器對(duì)其開(kāi)展集中載荷、均布載荷、風(fēng)載及拉力作用下相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究具有重要的實(shí)際意義。

目前，中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院的張平通過(guò)布置應(yīng)變傳感器建立相似試驗(yàn)懸索橋模型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行試驗(yàn)和仿真對(duì)比，對(duì)集中載荷作用下懸索跨越管道的應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行了研究。中國(guó)石油大學(xué)（華東）的王世圣采用幾何分線性有限元方法對(duì)懸索跨越管道進(jìn)行了橫向風(fēng)共振分析。中國(guó)石油大學(xué)（北京）的高健等學(xué)者基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)準(zhǔn)則，研究了跨距變化情況下懸空管道的應(yīng)變分布和變化規(guī)律。臺(tái)灣淡江大學(xué)的Yau教授進(jìn)行了懸索跨越管道在列車經(jīng)過(guò)時(shí)的振動(dòng)分析。天津大學(xué)的王金國(guó)通過(guò)建立相似試驗(yàn)懸索橋模型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)輸管道懸索橋完好狀態(tài)和3種主要損傷模式的識(shí)別。西南石油大學(xué)的陶思宇通過(guò)搭建懸索管道懸索橋模型，開(kāi)展管道懸索跨越系統(tǒng)在管內(nèi)流體激勵(lì)作用下的動(dòng)力學(xué)行為研究，為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論支持。中國(guó)石油大學(xué)（北京）的陳沖采用幾何非線性有限元方法對(duì)風(fēng)載作用下懸索橋大跨度油氣管道應(yīng)力分析。但是以上對(duì)懸索跨越管道的研究或是通過(guò)單一的有限元軟件仿真模擬，或是數(shù)據(jù)測(cè)試采用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法致使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠完善、精準(zhǔn)。有限元軟件仿真模擬得到數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行驗(yàn)證，準(zhǔn)確性有待驗(yàn)證。近些年來(lái)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€、主動(dòng)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制。

光纖應(yīng)變傳感器由于存在抗電磁干擾能力強(qiáng)，精度高，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)在工程上得到大量的運(yùn)用。現(xiàn)通過(guò)建立相似懸索跨越管道模型，采用基于光纖光柵傳感器對(duì)典型跨越管道系統(tǒng)應(yīng)變及疲勞進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，研究在無(wú)集中載荷和集中載荷作用下懸索跨越管道不同位置處的應(yīng)變分布規(guī)律，為其健康運(yùn)行、優(yōu)化設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)管控提供參考依據(jù)。

2. 相似試驗(yàn)

2.1 相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

相似實(shí)驗(yàn)是一種建立在相似理論基礎(chǔ)上，用放大或縮小的相似模型去研究對(duì)應(yīng)原型的力學(xué)運(yùn)動(dòng)以及其他相關(guān)特性的實(shí)驗(yàn)方法。原型與相似模型之間通過(guò)相似關(guān)系λ來(lái)關(guān)聯(lián)，相似實(shí)驗(yàn)中模型長(zhǎng)度為

Lm = La/λ （1）

式（1）中： Lm為模型長(zhǎng)度，La為原型長(zhǎng)度。

以陜京線某懸索跨越管道為原型，優(yōu)先滿足主要的相似關(guān)系，適當(dāng)放寬次要的相似關(guān)系，按照幾何和動(dòng)力相似關(guān)系搭建懸索跨越管道相似模型，并滿足材料相似和邊界條件相似，實(shí)際尺寸和實(shí)驗(yàn)尺寸采用的相似比為8∶1，相似模型跨度為34 m，輸送管道直徑40 mm，塔架高2.5 m，主索直徑為Ф8 mm，吊索直徑Φ2 mm，每組吊索間距 2 m。懸索跨越管道相似模型見(jiàn)圖1。

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圖1 懸索跨越管道相似模型

整個(gè)懸索跨越管道的相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)連接示意圖，見(jiàn)圖2。主要由介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)兩部分組成。

介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括介質(zhì)儲(chǔ)存罐1、離心泵 2、節(jié)流閥4、壓力計(jì)6、體積流量計(jì)7、節(jié)流閥5和回水管。由于懸索跨越管道具有對(duì)稱性，取管道中心為軸向原點(diǎn)，沿介質(zhì)流向?yàn)檎娼橘|(zhì)流向?yàn)樨?fù)，試驗(yàn)管路前端設(shè)計(jì)有流量控制回路，用于調(diào)節(jié)管內(nèi)介質(zhì)流速。

圖2 相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖

數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)包括若干光纖光柵應(yīng)變傳感器、數(shù)據(jù)傳輸線和數(shù)據(jù)采集儀。采用光纖光柵應(yīng)變傳感器測(cè)出管道的變形，通過(guò)光纖調(diào)節(jié)儀進(jìn)行光信號(hào)的發(fā)射和接收，并將采集的光信號(hào)進(jìn)行解析、保存。試驗(yàn)采用SM125光纖光柵傳感解調(diào)儀，利用4通道串聯(lián)方式采集光柵應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。應(yīng)變及溫度補(bǔ)償傳感器采用光纖布拉格光柵（FBG傳感器），其波長(zhǎng)范圍為1510 nm~1590 nm。

2.2 傳感器布置設(shè)計(jì)

在懸索跨越試驗(yàn)臺(tái)單側(cè)管體上等距離布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)試管體環(huán)向4個(gè)方向的微應(yīng)變情況。針對(duì)跨越系統(tǒng)對(duì)稱式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)懸索模擬試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行單側(cè)傳感器布置并進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集。在懸索模擬試驗(yàn)平臺(tái)一側(cè)等間隔選取4個(gè)位置布置傳感器，每個(gè)位置分別布置4個(gè)傳感器（上、下、左、右），并布置溫度補(bǔ)償傳感器。根據(jù)對(duì)稱原理，全橋共獲取7個(gè)等間距位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，具體如下圖3所示。4個(gè)傳感器布置位置實(shí)物如圖4示。

圖3 傳感器位置布置示意圖

圖4懸索管橋A、B、C、D點(diǎn)傳感器布置實(shí)物圖

3. 試驗(yàn)方案

針對(duì)不同流動(dòng)速度、集中載荷、均布載荷進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法研究，針對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行疲勞監(jiān)測(cè)方法研究。其中流動(dòng)速度為0m/s（靜置）、8m/s、16m/s。分別在模擬試驗(yàn)臺(tái)中不同位置施加20kg集中載荷（如圖5所示），測(cè)量管橋應(yīng)變并計(jì)算跨越系統(tǒng)應(yīng)變情況；在全橋均勻選點(diǎn)并分別施加5kg均布載荷（如圖6所示），測(cè)量管橋應(yīng)變并計(jì)算跨越系統(tǒng)應(yīng)變情況；在管橋中部施加風(fēng)載（如圖7所示），進(jìn)行管橋應(yīng)變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中采用風(fēng)速儀和拉力計(jì)對(duì)風(fēng)載及橫向作用力進(jìn)行測(cè)試，風(fēng)載分別為2 m/s、3 m/s和4 m/s，橫向拉力分別為1 kg、2 kg和3 kg，試驗(yàn)環(huán)境溫度為30 ℃。

圖5懸索管橋施加集中載荷示意圖

圖6懸索管橋施加均布載荷示意圖

圖7懸索管橋施加風(fēng)載及橫向拉力載荷示意圖

4. 試驗(yàn)結(jié)果

按照實(shí)驗(yàn)方案，分別開(kāi)展靜置、不同流速的流動(dòng)、集中載荷、均布載荷、外界載荷及風(fēng)載的試驗(yàn)，并對(duì)應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)環(huán)境溫度24℃。載荷加載試驗(yàn)中，保持滿管靜置狀態(tài)，進(jìn)行不同位置的力的加載。待懸索跨越結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)采集。將采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微應(yīng)變數(shù)值，空載條件下默認(rèn)懸索跨越結(jié)構(gòu)為試驗(yàn)應(yīng)變初始狀態(tài)。

4.1不同介質(zhì)流速下懸索管道應(yīng)變分布和對(duì)比

試驗(yàn)平臺(tái)采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將3種不同速度運(yùn)行狀態(tài)下每個(gè)測(cè)點(diǎn)4個(gè)方向的應(yīng)變值擴(kuò)展為到對(duì)稱側(cè)管橋，并如圖8至圖10所示進(jìn)行對(duì)比。其中，橫坐標(biāo)為管橋上等距離布置的各測(cè)點(diǎn)位置，縱坐標(biāo)為個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)變值（單位：με），不同顏色的折線分別代表了不同方位（上側(cè)、北側(cè)、南側(cè)、下側(cè)）的應(yīng)變片布置位置。從圖8-圖10中可以看出，最大應(yīng)變值都出現(xiàn)管道兩端上側(cè)，對(duì)于管道上、北、南三個(gè)位置其最小應(yīng)變值均出現(xiàn)在距管道中心處。對(duì)于管道下側(cè)來(lái)說(shuō)，其最大值出現(xiàn)在－4 m 和4m 的位置處，即管道的3/8位置處和5/8位置處。另外，管道上方中點(diǎn)的應(yīng)變值最小。從圖中可以看出，在不同運(yùn)行條件下，管道兩側(cè)變形應(yīng)力基本相同，受外力作用影響較小。上述3種運(yùn)行條件下，管道本體主要受到懸索跨越結(jié)構(gòu)的拉力及管道自身的重力作用，管橋的下部在整個(gè)懸索跨越結(jié)構(gòu)的中間位置變形最明顯，受變形產(chǎn)生的應(yīng)力作用最明顯。相反，管橋中部的管道本體上側(cè)會(huì)受到較為明顯的壓縮變形作用，產(chǎn)生的形變應(yīng)力較小。

圖8滿管靜置條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

圖9流速為8 m/s條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

圖10流速為16 m/s條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

將不同運(yùn)行條件下管橋各點(diǎn)應(yīng)變（如圖11至13所示）進(jìn)行對(duì)比。整個(gè)管橋受到主索和吊索的約束，在三種運(yùn)行條件下，各測(cè)點(diǎn)擬合的管道變形應(yīng)力趨勢(shì)基本相同。介質(zhì)流速對(duì)懸索跨越管道管體產(chǎn)生的變形應(yīng)力存在影響，隨著管內(nèi)介質(zhì)的流速增大，管體各方位的應(yīng)力值都有明顯增大。在允許的情況下，降低管內(nèi)介質(zhì)流速可以降低懸索跨越管道由于形變產(chǎn)生的應(yīng)力。

圖11不同運(yùn)行狀態(tài)下管體上側(cè)應(yīng)變對(duì)比

圖12不同運(yùn)行狀態(tài)下管體下側(cè)應(yīng)變對(duì)比

圖13不同運(yùn)行狀態(tài)下管體兩側(cè)應(yīng)力對(duì)比

從圖11-圖13中可以看出，管道內(nèi)部介質(zhì)流動(dòng)速度越大，其造成管道形變應(yīng)力較大。管道上側(cè)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在管道兩端，管道下側(cè)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在管道中心處。速度越大，應(yīng)力值越大。

4.2 集中及均布載荷下懸索管道應(yīng)變分布和對(duì)比

為研究集中載荷、均布載荷對(duì)懸索跨越管道的影響，以滿管靜置狀態(tài)為初始狀態(tài)，采集不同位置加載的集中載荷、均布載荷條件下各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)應(yīng)力數(shù)值如下所示。

同上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式相似，將4種不同作用力作用下各測(cè)點(diǎn)4個(gè)方向的應(yīng)變值擴(kuò)展為到對(duì)稱側(cè)管橋，并如圖14至圖17所示進(jìn)行對(duì)比。其中，橫坐標(biāo)為管橋上等距離布置的各測(cè)點(diǎn)位置，縱坐標(biāo)為個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)變值（單位：με），不同顏色的折線分別代表了不同方位（上側(cè)、北側(cè)、南側(cè)、下側(cè)）的應(yīng)變片布置位置。從圖中可以看出，集中載荷加載位置的應(yīng)力變化較為明顯。由于作用力處的管道下垂明顯，此處下壁面拉應(yīng)力較大。而上壁面受形變影響，為輕微的壓應(yīng)力，即應(yīng)力值為負(fù)值。均布載荷作用下，各方向變形產(chǎn)生的應(yīng)力較為平衡，在懸索跨越管橋中心處應(yīng)力變化略微明顯。

圖14集中載荷F1作用條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

從圖14中可以看出，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心位置下側(cè)處，即管道中心下側(cè)，比無(wú)集中載荷作用在該位置時(shí)的應(yīng)變值還要大。同時(shí)在距管道中心－8m和8m的位置上側(cè)處，出現(xiàn)兩個(gè)新的拉應(yīng)變的極值點(diǎn)。

圖15集中載荷F2作用條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

從圖15中可以看出，在該受載狀態(tài)下，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心8 m位置處，即管道3/4處，大約為240με。管道開(kāi)始端比結(jié)束端應(yīng)力值大，與無(wú)集中載荷作用時(shí)相比，管道中點(diǎn)的應(yīng)變值略微增大，而管道開(kāi)始端的應(yīng)變值則變大，結(jié)束端則變小。

圖16集中載荷F3作用條件下管道應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)比

從圖16中可以看出，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心-8 m位置處，即管道1/4處，大約為240με。管道開(kāi)始端比結(jié)束端應(yīng)力值小，與無(wú)集中載荷作用時(shí)相比，管道中點(diǎn)的應(yīng)變值略微增大，而管道開(kāi)始端的應(yīng)變值則變小，結(jié)束端則變大。

圖17均布載荷作用條件下管道應(yīng)力數(shù)據(jù)對(duì)比

將不集中載荷及均布載荷作用條件下管橋各點(diǎn)應(yīng)變（如圖18至20所示）進(jìn)行對(duì)比。集中載荷作用下，力作用點(diǎn)處上、下兩側(cè)應(yīng)力變化明顯，兩側(cè)應(yīng)力變化波動(dòng)較小。受懸索跨越式管橋結(jié)構(gòu)影響，管橋中心集中載荷作用條件下，整個(gè)管橋變形所產(chǎn)生的應(yīng)力小于單側(cè)受集中載荷作用（即，F(xiàn)2和F3作用力條件下）。由于均布載荷作用力總和較大，懸索跨越管橋整體應(yīng)力數(shù)值較大。在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免非對(duì)稱條件下的集中應(yīng)力，減少全橋的明顯應(yīng)力波動(dòng)。

圖18不同集中及均布載荷作用狀態(tài)下管體上側(cè)應(yīng)力對(duì)比

圖19不同集中及均布載荷作用狀態(tài)下管體下側(cè)應(yīng)力對(duì)比

圖20不同集中及均布載荷作用狀態(tài)下管體兩側(cè)應(yīng)力對(duì)比

4.3 不同風(fēng)載及拉力下懸索管橋疲勞監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

分別開(kāi)展風(fēng)載及橫向拉力條件下的試驗(yàn)，并對(duì)各點(diǎn)應(yīng)力變化進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)過(guò)程中采用風(fēng)速儀和拉力計(jì)對(duì)風(fēng)載及橫向作用力進(jìn)行測(cè)試，風(fēng)載速度分別為2m/s、3m/s和4m/s，橫向拉力載荷分別為1kg、2kg和3kg，試驗(yàn)環(huán)境溫度為30℃。

圖21不同風(fēng)載作用下應(yīng)力變化對(duì)比

圖22不同拉力載荷作用下應(yīng)力變化對(duì)比

從圖21、22中可以看出，試驗(yàn)懸索管道受到拉力及風(fēng)載的作用，隨時(shí)間存在應(yīng)力幅值波動(dòng)。將懸索跨越管橋中心點(diǎn)處的應(yīng)力變化進(jìn)行對(duì)比，考慮到風(fēng)載荷拉力作用下，管橋的擺動(dòng)比較明顯，選取兩側(cè)應(yīng)力變化進(jìn)行分析。不同風(fēng)載及拉力載荷作用下兩側(cè)的應(yīng)力對(duì)比分別如下圖21和22所示。其中，橫坐標(biāo)為應(yīng)變數(shù)據(jù)采集的不同時(shí)刻，縱坐標(biāo)為應(yīng)變值（單位：με。從圖21中可以看出，隨著風(fēng)速的增大，懸索管橋的應(yīng)力波動(dòng)更明顯，由于風(fēng)載作用的波動(dòng)性，使得局部應(yīng)力數(shù)值較小。由于試驗(yàn)風(fēng)載作用面積有限，實(shí)際懸索管橋受到河面橫風(fēng)的作用產(chǎn)生的應(yīng)力波動(dòng)更為明顯。試驗(yàn)中，拉力作用產(chǎn)生的應(yīng)力波動(dòng)變化隨拉力的增大而增大，相比試驗(yàn)風(fēng)載變化更為穩(wěn)定。當(dāng)拉力載荷為3 kg時(shí)，懸索跨越管橋應(yīng)力波動(dòng)明顯。

利用該方法，可以對(duì)在役跨越結(jié)構(gòu)及管體應(yīng)變幅值、頻率進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)合懸索跨越結(jié)構(gòu)及管體本身材質(zhì)特點(diǎn)，可通過(guò)材料的S-N疲勞曲線，計(jì)算載荷波動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)及管體壽命的影響情況。

（2）

其中，σ為應(yīng)力幅值， 640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

；N為達(dá)到疲勞斷裂時(shí)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，m、C為材料常數(shù)。對(duì)在役懸索跨越管橋，可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取跨越結(jié)構(gòu)的應(yīng)變波動(dòng)情況，并對(duì)達(dá)到疲勞破壞的載荷波動(dòng)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

5. 結(jié)論

通過(guò)搭建懸索跨越管道相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)不同工況下管道不同位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果較準(zhǔn)確，呈現(xiàn)的變化規(guī)律與之前學(xué)者研究基本一致，因此可以得出以下結(jié)論。

（1）不同介質(zhì)流速時(shí)，整個(gè)懸索跨越管道最大應(yīng)變值都出現(xiàn)管道兩端上側(cè)，對(duì)于管道上、北、南三個(gè)位置其最小應(yīng)變值均出現(xiàn)在距管道中心處。對(duì)于管道下側(cè)來(lái)說(shuō)，其最大值出現(xiàn)管道的3/8位置處和5/8位置處。三種運(yùn)行條件下，各測(cè)點(diǎn)擬合的管道變形應(yīng)力趨勢(shì)基本相同。介質(zhì)流速對(duì)懸索跨越管道管體產(chǎn)生的變形應(yīng)力存在影響，隨著管內(nèi)介質(zhì)的流速增大，管體各方位的應(yīng)力值都有明顯增大。在允許的情況下，降低管內(nèi)介質(zhì)流速可以降低懸索跨越管道由于形變產(chǎn)生的應(yīng)力。

（2）當(dāng)集中載荷作用在管道1/2位置處時(shí)，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心位置下側(cè)處，比無(wú)集中載荷作用在該位置時(shí)的應(yīng)變值大。同時(shí)在距管道中心－8m和8m的位置上側(cè)處，出現(xiàn)兩個(gè)新的拉應(yīng)變的極值點(diǎn)。

（3）當(dāng)集中載荷作用在管道1 /4位置處時(shí)，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心-8 m位置處，即管道1/4處，大約為240με。管道開(kāi)始端比結(jié)束端應(yīng)力值小，與無(wú)集中載荷作用時(shí)相比，管道中點(diǎn)的應(yīng)變值略微增大，而管道開(kāi)始端的應(yīng)變值則變小，結(jié)束端則變大。同理，當(dāng)集中載荷作用在管道3 /4位置處時(shí)，最大應(yīng)變值出現(xiàn)距管道中心8 m位置處，即管道3/4處，大約為240με。管道開(kāi)始端比結(jié)束端應(yīng)力值大，與無(wú)集中載荷作用時(shí)相比，管道中點(diǎn)的應(yīng)變值略微增大，而管道開(kāi)始端的應(yīng)變值則變大，結(jié)束端則變小。

（4）集中載荷作用下，力作用點(diǎn)處上、下兩側(cè)應(yīng)力變化明顯，兩側(cè)應(yīng)力變化波動(dòng)較小。受懸索跨越式管橋結(jié)構(gòu)影響，管橋中心集中載荷作用條件下，整個(gè)管橋變形量小于單側(cè)受集中載荷作用（即，F(xiàn)2和F3作用力條件下）。由于均布載荷作用力總和較大，懸索跨越管橋整體應(yīng)力數(shù)值較大。在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免非對(duì)稱條件下的集中應(yīng)力，減少全橋的明顯應(yīng)力波動(dòng)。

（5）隨著風(fēng)速的增大，懸索管橋的應(yīng)力波動(dòng)更明顯，由于風(fēng)載作用的波動(dòng)性，使得局部應(yīng)力數(shù)值較小。拉力作用產(chǎn)生的應(yīng)力波動(dòng)變化隨拉力的增大而增大，相比試驗(yàn)風(fēng)載變化更為穩(wěn)定。

（6）基于光纖光柵傳感器搭建懸索跨越管道相似試驗(yàn)平臺(tái)，可以準(zhǔn)確得到不同工況下管道應(yīng)變變化情況。結(jié)合懸索跨越結(jié)構(gòu)及管體本身材質(zhì)特點(diǎn)，可通過(guò)材料的S-N疲勞曲線，計(jì)算載荷波動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)及管體壽命的影響情況。

作者簡(jiǎn)介：李聰（1996－），男，漢族，河北邢臺(tái)人，在讀研究生，主要研究管道應(yīng)力分析、基于光纖傳感器的管道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。

電話：15531972841, E-mail:18121408@bjtu.edu.cn

通訊作者：林楠（1987-），男，滿族，遼寧沈陽(yáng)人，博士，主要研究多相流管道內(nèi)腐蝕，在役管道安全評(píng)價(jià)及管道應(yīng)力分析等。郵箱：sy_linnan@163.com 電話：18810297247

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