带压开孔技术是20世纪60年代兴起的一种先进的管道改造、抢修技术,它解决了连续生产的难题,能带来巨大的经济效益和社会效益。经过40多年的发展,带压开孔技术的应用愈来愈成熟,应用的领域也愈加广泛。目前,对带压开孔技术的研究主要集中在其应用上面,对开孔后管道强度性能的研究很少,为了得到带压开孔管道的应力分布规律及其极限载荷等结果,有必要对带压开孔管道的强度性能进行研究。本文在中石化总公司的资助下,从试验和有限元两个角度对带压开孔管道的强度性能进行了分析,主要工作如下:(1)对内压和弯矩作用下的带压开孔管道模型进行试验研究,测量不同载荷步下模型关键部位的应变值,以及弯矩试验时模型支管不同部位的位移值,绘制出模型的弹性应力分布曲线和载荷-应变、载荷-位移曲线,由两倍弹性斜率准则得到模型的极限载荷;(2)对内压作用下的带压开孔管道有限元模型进行接触分析,研究主管-支管以及主管-补强圈之间的变形和接触压力的分布规律,并对模型进行弹性应力分析和极限分析;(3)对试验模型进行三维有限元分析,并得到相应的分析结果;(4)从接触、弹性应力、极限载荷三个方面对试验结果和有限元计算结果进行对比分析;(5)建立不同d/D、t/T和D/T的带压开孔管道有限元模型,计算出模型的极限载荷,通过回归分析得到极限载荷的经验公式,并进行验证和工程应用。通过上述诸方面的研究得出的结论如下:(1)在内压和弯矩作用下,模型的孔边有明显的应力集中现象,应力集中区的应力随着离开孔边距离的增加迅速衰减到正常部位的应力水平;(2)在内压和弯矩作用下,模型主管和支管相贯区以及补强圈的外边缘是危险区域;(3)补强圈结构有效地降低了带压开孔管道孔边的应力集中系数,提高了模型承受内压和弯矩的能力,具有明显的补强效果;