纵观国内外集中供热管网敷设发展史,无补偿直埋敷设方式是一种最经济、最高效、施工周期最短的方式,现阶段供热直埋无补偿技术已经可以在长直管道上实现,但是供热直埋管系中不可避免的会出现弯头这一局部构件,弯头常常作为自由端进行分析研究,为此国内外学者关于弯头的应力研究做了大量的工作,但是大多数研究的结果仅仅是获得在不同载荷条件下弯头处最大当量应力值、应力分布规律以及拟合出计算弯头应力的工程算法,而没有从弯头本身强度方面进行分析和研究,同时国内大部分设计科研单位也都将弯头作为补偿元件进行设计,这是造成制约供热直埋管道无补偿敷设技术发展的重要因素。本文提出的这种新型无补偿弯头正是要解决如何能够有效地限制弯头处位移的问题,弯头将不再作为补偿元件,充分利用弯头本身的强度从根本上改变弯头的设计理念。新型弯头和普通预制保温弯头的受力情况有着本质的区别,因此本课题具有重要的研究价值。本文利用ANSYS有限元软件分别建立了普通预制保温弯头、新型弯头模型,得出了仅仅改变普通预制保温弯头的壁厚或者其包裹的膨胀垫块的厚度都无法限制弯头处的位移,因此新型弯头模型将应力和轴向位移两个参数作为优化的重点,提出了五种不同形式的新型弯头模型,比较分析了每一种新型弯头的优缺点并将其作为下一种新型弯头优化的方向,通过数值模拟研究表明:(1)比较新型弯头模型1、2、3可以发现,新型弯头模型2、3是分别从提高钢材许用应力来提高内层弯头的强度和通过改变钢管表面结构来降低内层弯头应力两个不同的角度对新型弯头模型1的优化。但是三种弯头都没有很好地限制轴向位移,因此还需作进一步优化。(2)在相同管径、相同载荷条件下,新型弯头模型4(臂长为15m、8m)、新型弯头模型5与普通预制保温弯头的应力相比来看,新型弯头模型4臂长为15m时,应力下降百分比最大;从位移角度来看,当新型弯头模型4臂长为8m时,内层弯头轴向位移大于新型弯头模型5,而新型弯头模型4臂长为15m时,内层弯头轴向位移小于新型弯头模型5,因此综合分析可以得出新型弯头模型4臂长为15m是一种最优的结构形式。新型弯头模型4、5在应力和位移两方面都优于新型弯头模型1、2、3。因此新型弯头模型4、5可以很好地限制弯头处的位移,为实现无补偿弯头产品化打下了基础。