地震带穿越河流管道应力分析研究.pdf

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1、第14卷第22期2014年8月科学技术与工程Vo1．14No．22Aug．2014l671—1815(2014)22—0017—06ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．石油技术地震带穿越河流管道应力分析研究李佳骏初飞雪唐道林(中民航大学，天津300300，中国石油大学(华东)，青岛266580)摘要近年来，国内外地震灾害频发，作为能源大动脉的长距离输油气管道面临前所未有的安全隐患。鉴于地震带穿越河流管道遭受荷载情况的复杂性，根据地震带穿越河流油气管道的特点，分析了应力分

2、析时应该考虑的荷载类型和目前地震荷载主要分析技术方法，提出了建立应力分析模型及边界条件的简化处理方法，利用CASEARII对实际工程进行应力分析研究，得到应力分布状况评价，供技术人员参考。关键词地震带穿越管应力分析中图法分类号TE88；文献标志码A国内外目前还没有专门开展对地震带穿越河流1应力分析方法和技术管道的应力分析研究，但已有模拟地震对管道作用的方法及穿越管道的设计规范。模拟方法主要有静地震带穿越河流管道主要面临永久荷载和偶然态荷载等效法和响应谱分析法。荷载，应力分析关键技术可以概括为：一是地震对管1943年Courant等人提

3、出了有限元思想并应用道作用的模拟；二是多种荷载对管道综合作用的简于力学分析。随着计算机技术的发展，以有限元法化和模拟。为基础的管道应力分析软件在管道应力分析中得到目前国外先进的应力分析软件已具有模拟地震普遍应用。国内外专业管道应力分析软件主要有对管道作用的实力，但对于油气管道并不完全适用。CAESARII、AUTOPIPE、AUTOPSA、ASIP等，其中穿越河流油气输送管道属于埋地管道，建立应力分CAESARII、AUTOPIPE软件在国内各大设计院得到析模型首先要考虑土壤对管道的作用，目前都以双广泛的应用，都可以用于模拟地震对管道

4、的作用，与线性约束弹簧进行模拟。当管段较长时，埋地管国外软件相比较，国内管道应力分析软件在软件功段将会具有很多双线性约束弹簧，弹簧数量越多，会能、开发完善、标准规范、技术支特等方面，还存在较影响动态地震荷载的添加以及地震荷载的作用；另大差距。但我国管道应力分析的基本原理、分析方外，地震对管道作用一般采用静态荷载等效法或响法、安全评定条件与国外无本质区别，我国现有国家应谱分析法进行模拟，但响应谱方法分析地震荷载标准GB50316(工业金属管道设计规范》及其他作用时，常需要指定特定响应谱，对于具体的管道的涉及管道应力分析内容的其它标准基本

5、上都参考了设计没有适用价值，管道设计时用静态荷载等效法美国ASMEB31系列标准。更为适当。在穿越河流管道设计方面，主要采用沟埋敷设。该类管道面临荷载条件复杂，应力分析时，要将GB50423-2007(油气输送管道穿越工程设计规每一种可能的荷载添加到应力分析模型中，特别是范》对穿越管道的设计作了具体要求，GB土壤作用、水的静压作用以及地震对管道的作用。50470-2008(油气输送管道线路工程抗震技术规由于穿越河流管道设计时要考虑汛期洪水的冲刷、范》提出了穿越管道的抗震设计方法。但规范只洪水的水位高度对管道的影响；并且具体河流的河从理

6、论上对抗震设计进行了计算推导，设计方法单滩、河床情况以及土壤地质条件并不一样，因而在荷一载处理方面，应该根据具体的工程进行具体的分析。，缺少地震荷载对穿越管道作用情况的实际模拟。当被分析管道所面临的荷载条件得到正确处理后，应力分析软件可对多种荷载共同作用进行模拟分析。2014年3月20日收到1．1地震荷载分析方法第一作者简介：李佳骏(199O一)，男，陕西西安人，硕士。研究方向地震荷载是由于地面的运动(加速度、速度油气管道储运技术。E—mai1425039972@qq．tom。18科学技术与工程l4卷和位移)产生的，符合惯性荷载特性，

7、属动荷载。目分析三部分。其中静态分析主要是对穿越管道在持前模拟分析方法主要有：静态荷载等效法、响应谱分续荷载作用下的一次应力、温度荷载作用下的二次析方法和时程分析方法。其中静态荷载等效法在管应力以及操作条件下的应力进行分析和校核，以判道设计时廊脂最为广泛，响应谱方法可对具体的地断管道在安装、工作条件下的安全性。静态地震分震波响应进行较准确模拟，而时程分析法过程繁琐析和动态地震分析是指对穿越河流的汕气输送管道且技术不够成熟，口前几乎没有应用。进行地震荷载分析，判断管道在特定地震荷载作用1．2温度、压力等计算条件的确定方法下的安全性能分析

8、。管道应力计算所采用的温度和压力，称为计算2．2模型的建立方法温度和计算压力。穿越河流管道应力分析计算条件模型建立主要包括两步：一是管道实体模型的的规定如下：建立；二是边界条件的处理。其中第一步管道实体(1)计算温度：按