随着集中供热规模的不断扩大,对直埋供热技术也提出了更高的要求,到目前为止,直埋供热领域的技术逐渐完善,但是还存在部分关键问题亟待解决,譬如三通处的应力分析、变径处的应力分析以及小折角管段应力分析等,其中对于0°-10°的小折角管段的设计是设计人员经常碰到的难题,如何分析直埋供热管网中的小折角的受力和处理方法,目前国内外没有提出一套系统完整的方法,针对这一现象,本文利用有限元模拟方法,分析了直埋供热小折角管段的受力特征和在各个影响因素下的变化规律。本文所做工作现简述如下:第一章阐述本课题的研究背景与研究意义,通过对目前供热直埋管道和小角度转角领域研究现状的介绍与分析,简要阐述本课题的研究方法与研究内容。第二章通过分析供热直埋管道上的各种荷载作用及其特点,对管道应力及其可能出现的失效方式进行分类,明确指出的塑性变形、局部屈曲和低循环疲劳破坏是小折角破坏的主要失效形式。第三章介绍了有曲率半径小折角的应力计算方法,针对小折角的三种主要失效形式,分析比较了国内外关于塑性变形、局部屈曲和低循环疲劳破坏的应力验算方法。通过对欧洲规程的介绍,采用帕尔姆格林——米纳公式与S——N曲线计算出临界应力大小,从而可以直接判断出小折角是否满足低循环疲劳破坏的安全性要求。第四章利用ANSYS有限元分析软件,建立0°-10°单缝斜接和有曲率半径的小折角有限元模型,通过对小折角局部薄壁壳体模型施加位移荷载、温度荷载、内压力荷载和轴向压力荷载,得出小折角的应力危险点位于内拱处,且在管道外壁面上,增加折角的曲率半径可以减小折管沿母线方向的应力梯度;可以使用名义应力大小的轴向压力荷载来替代温度荷载模拟小折角位于锚固段的情况;通过模拟曲率半径、管土弹簧对小折角应力的影响表明:增加小折角曲率半径和增加土壤弹性作用反力可以作为减小小折角应力的方法,而且对稍大的小折角效果更好;结合模拟的结果和根据欧洲规范计算出的临界应力值,得到了部分管径在不同规格下可视为直管段的最大平面折角。第五章归纳总结了实际工程中供热直埋小折角的一些处理方式,如增加曲率半径、单缝斜接小折角使用补偿器、固定墩保护;用弹性弯曲替代小角度折角;以及折角和其他弯头的组合替代形式设置,方便设计人员在特定工作状态下选择经济安全的处理方式。第六章介绍了本论文的研究成果,以及对直埋供热领域小折角管段的研究工作提出了一些有价值的建议。