天然氣管線抗震性分析及應用精品資料

1、B 天一 i 線 L1 - / 析 4 :IT- 0 n n n n 摘. 要. 管一 線. 抗. 震. 性. 校. 核. 是. 管一 線. 設(shè). 計 的- 重 要. 內(nèi). 容 1 基 丄 B- / T 丄 丄 7 二 丄 O- 丄 OO 輸 送一 管 道. 線. 路. 工- 程. 抗 震一 技. 術(shù). 規(guī)- 范一 分. 析- 丄 管一 線. 抗. 震一 校一 核. 的一 必- 要. 性- 介- 紹. 丄 抗 震一 校. 核一 的一 指一 標一 方. 法 及 步一 驟 ，一 著 二g一 討一 論 了- 埋 地 管 材一 的 選 擇 范 圍 和- 管 道 穩(wěn) 定 性 判一 斷 依 據(jù) ，- 并

2、結(jié) 合 丄 程一 項 目 實一 例 對- 一 般一 埋一 地一 直一 管一 和 彎一 管一 的一 拉一 伸 應一 變一 與一 壓 縮一 應一 變一 進一 行 丄 分 析 計 算 及 對- 比 1 結(jié) 果 表 明一 ，- 項 目 一 般 埋 地一 直一 管一 和一 口 般一 埋一 地_ 彎一 管一 的一 抗_ 拉一 伸一 性_ 都 很一 好一 相一 對一 直一 管一 ，一 彎一 管一 的一 抗 壓一 縮一 性一 較一 差一 關(guān) 鍵 詞 長 輸 管 線 抗一 震 校 核 管 道 穩(wěn) 定一 性 丄 壓一 縮一 應一 變一 拉一 伸一 應一 變一 L 地一 震一 是一 種一 具一 有一 極一 大一 破

3、一 壞一 力一 的一 自一 然一 災一 害一 二 丄 E 次一 破一 壞- 性一 地一 震- 可一 旦 在一 分一 鐘- 甚一 至一 幾一 秒一 內(nèi)一 摧- 毀- 口 座一 城一 市一 丄 丄 地 下 管- 道- 是一 城 市一 供 水 、 供 氣 亠 熱 力一 和一 二 污 等一 地一 下 生 命一 線 系 統(tǒng) 的一 基 本 組 成 部 分 丄 3- 若一 管- 線一 未_ 進_ 行- 抗一 震- 設(shè)_ 計- ，- 則- 可_ 能- 因一 地一 震- 而一 導一 致- 管- 道- 變一 形一 、 破一 裂- 亠 從 而一 影- 響一 管- 道- 的一 正一 常- 運 行 , 甚 至 造 成

4、污 染 易 燃 易 爆 物 質(zhì) 泄 漏 , 例 如 燃一 氣一 泄一 漏 后一 引一 起 火 災一 次 生 災一 害 ，一 繼 而 導一 致 人一 員. 傷. 亡. 和. 鑒 物. 損. 毀. 丄 丄 丄 6- 年. 且 北- 唐. 地. 區(qū). 發(fā) 生. 大- 地 震 ，- 使 秦 皇 島. 至 北 京 輸 油 管 道 有 處 遭一 受. 破. 壞. 而. 漏. 油. ，- 并一 有. 多一 處- 變一 形. ，- 造. 成. 管一 道. 停. 輸一 丄 4- 0 2- 丄 丄 6 年一 日. 本一 福一 岡一 發(fā). 丄 7 3一 級. 地. 震 ，一 因 地 丄 管 道 遭 受 擠 壓 導

5、致 地 下 水一 帶 著 氣 體- ，- 造 成 大- 量 泡 沫- 從- 地. 丄 涌 出一 ，- 嚴- 二g一 影 響 路 面 的一 正一 常一 交一 通一 5 一 4 綜一 上一 可一 知一 ，一 長一 輸一 埋一 地一 管一 線一 除一 按 正一 常 流 程 進一 行 設(shè) 計 外 ，- 還 需 進一 行 抗 震 校一 核 分 析- ，一 以一 在一 源一 頭一 設(shè)一 計_ 上一 保一 障一 其一 抗一 震一 能一 力_ 本一 文一 結(jié)一 合一 某一 天一 然一 氣一 輸一 送一 項 目一 ，一 進一 行一 長一 輸一 天一 然一 氣一 埋一 地一 輸一 送 管 線 抗 震 校一 核 分

6、 析 ，一 具 體 結(jié) 合一 各 個 地 區(qū)一 的 地 震一 參一 數(shù)一 來_ 探一 討- 在一 同一 一 溫一 度一 壓一 力一 情一 況一 丄 ，一 管一 道一 的一 抗一 拉一 伸一 抗一 壓一 縮一 能一 力一 是一 否一 符一 合一 抗一 震一 設(shè) 計一 標一 準一 丄 管一 線一 抗一 震- 校一 核- 方一 法一 丄 亠 丄 校 核一 的一 必一 要一 性一 管- 道- 抗 震一 校 核一 分 為一 抗 拉 伸 和 抗一 壓 縮 校 核一 兩 K 立口 分 根 據(jù) 大一 量 震 害 統(tǒng) 計 資 U 料- ，- 國- 標- 旦 /_ 丄 5- 丄 4- 丄 丄 二 2- 丄 丄 丄

7、 亠 油一 氣一 輸- 送一 管- 道- 線一 路- 丄 程一 抗一 震- 技一 術(shù)一 規(guī)- 范一 對一 需- 要- 進一 行 管 道 抗 震 校 核 的 情 況 進 行 了 定 義 般 場 地 的 地 下 直 埋 管 道 地 震 動 峰 值 加 速 度 大 于 或 等 于 0 - 3 0 g 時 才 開 始 破 壞 為 了 安 全 起 見 地 震 動 峰 值 加 速 度 大 于 或 等 于 0 2 0 g 時 直 埋 管 道 應 進 行 地 震 振 動 抗 拉 伸 和 抗 壓 縮 的 校 核 6 。 對 于 穿 越 水 域 ( 河 、 湖 、 溝 、 渠 ) 的 管 道 只 有 當 地 用1

8、 震 動 峰 值 加 速 度 大 于 或 等 于 0 1 0 g 的 地 區(qū) 大 中 型 穿 越 管 道 才 進 行 抗 拉 伸 和 抗 壓 縮 校 核 并 會 對 堤 防 與 邊 坡 進 行 抗 震 穩(wěn) 疋 校 核 本 文 僅 針 對 管 道 抗 震 性 能 進 行 分 析 。 本 文 所 述 天 然 氣 輸 送 工 程 埋 地 管 道 長 度 約 1 - 2 k m 由 分 輸 站 依 次 穿 越 公 路 、 河 流 、 魚 塘 、 河 流 、 村 莊 、 水 塘 后 接 入 廠 房 。 管 道 埋 設(shè) 規(guī) 格 為 ? 跡 矗 埃 叮 ? 4 m m X 1 4 2 m m 的 管 道 采

9、 用 大 開 挖 、 疋 向 鉆 管 、 開 挖 埋 設(shè) 混 凝 土 套 管 等 方 式 施 工 。 地 質(zhì) 資 料 顯 示 擬 建 場 地 的 地 震 動 峰 值 加 速 度 為 0 1 0 g 調(diào) 整 后 其 /、 地 震 動 峰 值 加 速 度 為 0 1 2 5 g 7 可 不 進 行 管 道 抗 震 校 核 。 但 是 考 慮 到 該 項 目 第 二二二 段 穿 越 跨 距 約 9 0 m 的 水 域 由 G B / T 5 0 4 2 3 2 0 1 3 油 氣 輸 送 管 道 穿 越 工 程 設(shè) 計 規(guī)一 范 可 知一 ，一 該 項一 目一 屬 于 中 型一 穿 越 丄 程一 亠

10、 即 需. 對 該. 項. 目. 埋. 地. 天. 然. 氣. X 線. 進. 行. 抗. 震. 校. 核. 丄 8- 管 線 呈. L _ 形. 敷 設(shè) ，- 其. 丄 第 一 段. 長 度 3一 ，- 第. 二 段. 長- 度一 9- 丄 丄 即 需. 對- 第. 一 段. 和. 第一 二- 段. 分一 別一 進. 行一 直 管一 段. 校一 核一 亠 以. 及一 對- 兩一 段一 連. 接. 處 的 彎 管 段 進 行一 抗 震 校一 核 O U U n U n U 丄 2 般 埋一 地 直 管 校. 核 輸 氣 管 道 應 避 開- 滑 n 坡一 崩一 塌一 塌一 陷一 泥一 石一 流

11、一 洪一 水一 嚴一 重一 侵一 蝕一 等一 地一 質(zhì) 災一 害 地 段 ，- 宜 避 開 礦一 采 空 區(qū) 及 全 新 世 活 動 斷一 層一 當一 受一 到一 條一 件_ 限一 制一 必一 須_ 通一 過一 丄 述_ 區(qū)一 域一 時一 亠 應一 選一 擇一 危一 害一 程一 度一 較 小 的一 位一 置一 通一 過 ，一 并一 采一 取一 相一 應一 的 防一 護 措 施 9 項 目 擬 建 線 路 距 斷 裂 帶 最 近 距一 離一 大一 于 丄 丄 ，一 全一 線一 所一 在一 位一 置一 處一 于 相一 對一 穩(wěn)一 定一 區(qū)一 域一 ，- 滿一 足一 安一 全一 要一 求一 場一 地

12、一 丄 丄 深一 度- 范一 圍一 內(nèi)一 未 見一 飽一 和- 砂一 丄 或- 粉一 丄 分- 布一 亠 不 存一 在一 砂一 丄 液- 化一 問一 題一 本一 文 根一 據(jù)一 公一 式 (- 丄 ) 和 公一 式 (- 2一 ) 分一 別 進 行 一 般一 埋一 地一 直一 管一 道一 的一 抗 拉一 伸一 和 抗 壓一 縮一 匕匕 厶冃 力 校一 U 核- ，- 滿- 足一 該- 公- 式- 的_ 要- 求一 即- 表- 明一 所- 設(shè)一 計_ 的一 埋一 地一 直- 管- 符- 合- 項一 目- 所- 在一 地 的一 抗一 震- 要- 求一 當一 亠 旦 丄 + O 時 m 2 X +

13、rL C nJ V 當 丄 丄 丄 丄 厶 二 O 時 丄 a 丄 工 亠 丄 二 丄 - 丄 2- 式. 中. ，- 丄 丄 為- 地. 震. 動. 引. 起. 管. 道. 最 大- 軸 向 應 變 ，- 其 值 與 地 震 動 峰 值 加. 速 度 地 震一 動. 反. 應. 譜. 特. 征. 周. 期一 和 場一 地- 丄 層. 的. 等. 效. 剪. 切. 波. 速一 度一 等. 地一 震一 動. 參一 數(shù)一 有一 關(guān). 丄 丄 V 為一 埋一 地. 管一 道 抗一 震 設(shè) 計一 軸 向 容 許 壓 縮 應 變 ，一 與 管 道 的 徑 厚 比- 有一 關(guān) 亠 丄 -L 丄 nJ 為.

14、 埋 地 管 道 抗- 震 設(shè) 計- 軸 向 容一 許一 拉一 伸一 應一 變一 ，一 其一 值一 根一 據(jù)一 所一 選一 用一 管一 材 的一 抗 拉一 伸一 強 度 極 限 按 E 定 比 例 計一 算 得 出 1 為 操 作 條 件 下一 載一 荷一 丄 內(nèi)一 壓一 溫一 差一 ) 引- 起_ 的一 軸一 向一 應_ 變一 ，一 其一 與一 管一 道一 介 質(zhì)一 的一 壓一 力一 溫一 度一 和一 管一 道一 材 質(zhì)一 等一 自一 身一 丄 作一 情 況一 有 關(guān) ，一 丄 可 通 過 公一 式 3 和 公 式一 4 丄 計- 算一 得一 到一 ，一 式一 中一 相一 關(guān)一 參一 數(shù)一

15、的一 數(shù)一 學一 及一 物一 理一 含一 義一 見一 參- 考- 文一 獻一 丄 6 一 口 丄 3- 一 般- 埋一 地一 彎- 管一 校一 核- 通- 常一 除一 外一 形一 特一 征一 不一 同一 外一 埋一 地 彎一 管- 與一 直- 管- 的一 外一 徑 壁一 厚- 和 材一 質(zhì) 等一 均 相 同一 S 般 埋一 地 彎 管 也 是 通 過 公 式 丄 ) 和 公 式一 (- 丄 )_ 進一 行- 管- 線一 抗一 拉一 伸一 和_ 抗一 壓一 縮- 能- 力一 校一 核- 但一 與- 直- 管- 校一 核- 過一 程一 不 同一 的一 是- 亠 地一 震- 參- 數(shù)一 引一 起一

16、的一 彎 管 最 大 軸 向 應 變 b m a X , 由 軸 向 力 引 起 的 彎 管 軸 向 應 變 n 和 彎 矩 引 起 的 彎 管 最 大 彎 曲 應 變 m 兩 部 分 組 成 如 公 式 ( 5 ) 所 示 式 中 n 和 m 都 是 管 道 與 土 壤 相 互 作 用 產(chǎn) 生 的 摩 擦 力 t U 及 t U 作 用 的 有 效 長 度 L 在 管 道 單 位 面 積 上 作 用 的 結(jié) 果 n 和 m 的 具 /、 體 參 數(shù) 值 可 由 公 式 ( 6 ) ( 9 ) 計 算 得 到 式 中 L 為 一一一 個 矢 量 其 /、 值 與 直 管 校 核 中 的 m a

17、 X 含 義 相 關(guān) 當 m a X 為 最 大 軸 向 拉 伸 應 變 時 L 作 用 方 向 為 正 當 m a X 為 最 大 軸 向 壓 縮 應 變 時 L 的 作 用 方 向 為 負 t U 與 土 壤 密 度 P S 、 土 壤 埋 深 H 、 土 壤 摩 擦 角 等 參 數(shù) 相 關(guān) 這 些 參 數(shù) 均 與 項 目 施 工 場 地 的 具 /、 體 地 質(zhì) 情 況 相 關(guān) 本 項 目 施 工 場 地 土 壤 屬 于 軟 弱 土 密 度 小 若 施 工 場 地 為 中 軟 土 或 中 硬 土 則 土 壤 密 度 會 增 大 相 應 的 地 質(zhì) 參 數(shù) 也 會 發(fā) 生 變 化 當 t

18、U 變 大 根 據(jù) 公 式 可 知 L 相 應 減 小 即 埋 地 管 段 在 土 壤 中 可 以 伸 縮 的 空 間 減 小 從 而 導 致 管 道 受 到 來 自 土 壤 的 阻 力 增 大 此 時 管 道 的 抗 拉 伸 和 抗 壓 縮 性 相 應 減 弱 除 此 之 外 相 關(guān) 參 數(shù) 的 數(shù) 學 及 物 理 含 義 見 參 考 文 獻 丄 6 nJ 此 處一 不 再 贅 述 相 比 較一 而 言 ，一 埋一 地一 彎 管一 校. 核. 計. 算. 公. 式. 比. 直. X 復一 雜. 很. 多一 此. 外. ，- 埋. 地 直 管 校 核 過- 程 中- 涉 及 的 許 多 參 數(shù)

19、 值 可- 通 過- 查 閱一 標. 準. 得. 到一 經(jīng). 驗. 值. ，- 而. 埋. 地- 彎一 管 的. 參. 數(shù)一 多一 為. 依. 據(jù)一 項一 目. 特一 征- 和 項一 目. 所一 在. 地一 質(zhì) 情一 況. 進一 行- 的一 實一 際. 測. 量 值 O 因 此一 ，一 在 做 彎 管 校 核 的 時一 候 需 要 對一 項 目 場一 地一 進 行- 詳一 細 的 地 質(zhì). 勘 查 n n n n n n 丄 亠 4- 理一 論一 軸一 向一 容一 許一 壓一 縮一 和 拉一 伸一 應一 變一 U U U U 亠 4 亠 理一 論 最 丄 軸一 向 容 許 壓 縮 應 變 值

20、埋 地 管一 抗一 震一 設(shè)一 計- 最一 小_ 軸_ 向一 容一 許一 壓_ 縮一 應一 變一 值一 的一 選一 取一 與一 管一 道一 的一 外一 徑一 D 和一 壁一 厚一 X 有一 關(guān)一 根一 據(jù)一 國一 外一 的一 研一 究一 結(jié) 果一 ，一 一 般 認一 為 只 有 當一 管 道 外 徑一 與 厚 度 比 D O O O 2 5 O 丄 亠 亠 2 理 論 最 小 軸 向一 容 許 拉一 伸一 應 變一 值 輸 氣一 管一 道. 選. 用. 的. 鋼. X 應 符. 合. 現(xiàn). 行- 國. 家. 標. 準. G. B- 丄 丄 9 丄 丄 丄 丄 丄 石. 油 天 然 氣. 工 業(yè)

21、- 管 線 輸 送一 系一 統(tǒng). 用. 鋼. 管一 中- 的一 P- S- 2一 級. G- B- 5- 3- 丄 丄 2- 丄 丄 丄 高一 壓一 鍋. 爐一 用 無一 縫. 鋼一 管一 卜 B- 2 丄 丄 丄 丄 丄 3 高 壓一 化 肥 設(shè) 備 用 無一 縫 鋼 U 管 及 G- B 厶 壬 8 丄 3一 - 丄 丄 8 輸 送 流 體 用一 無一 縫一 岡 管一 的 有一 關(guān) 規(guī)一 定一 丄 5 一 因一 本 項 目一 為一 天 然一 氣 輸 送 ，- 從一 安 全 可一 靠 和 成 本一 等 方一 面 綜 合 考一 慮一 ，一 G- B- 厶 丄 丄 丄 丄 中_ 的一 P 一 s

22、_ L_ 2- 鋼- 級一 材一 料一 符一 合一 天一 然一 氣 輸一 送一 管一 道一 的一 選一 用一 原一 則一 丄 成一 本一 相一 對一 較 低一 ，一 因 此 ，一 本一 文 鋼 材 選一 用 G 丄 T 9 一 丄 丄 丄 的一 P- S- L_ 2- 鋼一 級一 根一 據(jù)- G- B_ 厶 5- 丄 4- 丄 。一 二 丄 丄 丄 丄 中一 的一 計一 算一 方一 法一 ，- 輸一 氣一 管一 道- 選一 用一 標一 準一 為一 G- B- 厶 JL 丄 丄 丄 丄 的一 p 丄 丄 丄 鋼- 級- 碳一 鋼- 管一 時一 ，- 管- 道- 抗 拉 強- 度- 極一 限一 均

23、一 不 低 丄 4- 丄 丄 亠 即一 理 論 厶 丄 丄 丄 丄 丄 一 般 在 丄 程一 項 目 的 實 踐 過一 程一 中一 ，- 為- 保_ 證_ 丄 程一 的_ 安- 全_ 性一 ，- 管- 材_ 和- 管- 道- 壁- 厚- 不 會一 選一 取一 標 準一 允 許一 的 最- 小 值- ，- 會一 在 此一 礎(chǔ) 基 丄 根 據(jù) 項 目 統(tǒng) 規(guī) 定 和 設(shè) 計 人 員 經(jīng) 驗 加 上 些 余 量 即 項 目 在 實 踐 過 程 中 容 許 拉 伸 應 變 和 容 許 壓 縮 應 變 會 比 理 論 最 小 軸 向 容 許 拉 伸 應 變 值 和 理 論 最 小 軸 向 容 許 壓 縮

24、 應 變 值 略 大 2 實 例 分 析 根 據(jù) 項 目 基 礎(chǔ) 資 料 實 測 數(shù) 據(jù) 顯 示 本 文 所 述 長 輸 天 然 氣 管 道 項 目 所 在 地 地 震 動 峰 值 加 速 度 為 0 - 1 2 5 g 地 震 動 反 應 譜 特 征 周 期 為 0 4 5 S 場 地 土 層 等 效 剪 切 波 速 度 取 1 0 6 5 m / S 回 填 土 密 度 為 1 7 7 k g / m 3 管 道 下 溝 回 填 溫 度 2 5 C 管 道 軸 線 至 管 溝 上 表 面 之 間 的 埋 深 為 1 0 m 。 此 外 項 目 的 長 輸 管 線 設(shè) 計 內(nèi) 壓 力 為 4

25、 5 M P a 管 道 工 作 溫 度 為 4 0 管 道 外 徑 為 4 0 6 - 4 m m 管 道 公 稱 壁 厚 設(shè) 疋 為 1 4 2 m m 滿 足 參 考 文 獻 9 規(guī) 疋 的 管 道 穩(wěn) 疋 性 要 求 基 于 以 上 工 況 埋 地 管 道 其 /、 余 技 術(shù) 參 數(shù) 見 表 1 結(jié) 合 項 目 實 例 的 數(shù) 據(jù) 通 過 G B / T 5 0 2 5 1 2 0 0 8 、 G B / T 9 7 1 1 2 0 1 1 選 取 管 材 L 3 6 0 N ( P S L 2 級 ), 此 時 管 材 的 容 許 拉 伸 應 變 為 4 - 6 M P a 。 管

26、 道 壁 厚 經(jīng) G E 一 厶 工 丄 丄 2 5 二 2 O 丄 8 一 的一 公 式 計 算 ，一 取. 丄 4- 2- 1 再. 根. 據(jù)一 B- 厶 2 丄 4- 丄 o 2 丄 8 丄 6 厶 的 公 式 ，- 在 不 同 管 徑 的 情一 況. 丄 ，- 盤 一 般. 埋. 地一 直. 管 和- 彎一 管 進. 行- 抗. 震. 校. 核一 1 經(jīng). 過- 分一 析. 后一 得一 出. 的一 計- 算一 結(jié). 果一 見- 表一 丄 根. 據(jù) 項 目 實 例 計一 算 分 析 ，- 在 同 一 地 區(qū) 溫 度 壓 力- 管 徑 管 道 強 度 和- 穩(wěn) 定 性 均一 匕匕 厶冃 滿

27、 足 的 情 況- 下 ，一 埋一 地一 直一 管一 的一 抗 拉一 伸一 性一 和一 抗 壓一 縮一 性一 均一 匕匕 厶冃 通一 過 抗 震 校 核 埋 地 彎 管 的一 抗 拉 伸 性 能 通 過 抗 震 校 核一 ，一 而一 當一 埋一 地一 彎一 管一 在一 管一 徑一 過_ 大一 的一 情一 況_ 丄 ，一 其一 抗一 壓一 縮一 性一 無一 法一 通一 過一 抗 震一 校一 核一 此 外一 ，一 在一 抗一 震一 設(shè)一 計 過一 程 中 ，一 還一 可 通 過 增 加 壁 厚 來一 提 升 般 埋 地 彎- 管一 的一 抗一 壓一 縮一 性一 能一 不一 同一 壁- 厚一 的一

28、抗一 壓一 縮一 性一 能一 校一 核一 分一 析一 結(jié)一 果一 見一 表一 丄 3 一 結(jié)一 語一 綜一 合一 本一 文 的一 數(shù)- 據(jù)一 分 析一 可一 知一 亠 直- 管- 和一 彎一 管- 的 抗 拉 伸 性一 都 很 好 ，- 而一 彎 管 的一 抗一 壓 縮 性 比 直 管 差 很 U 多- 因- 此一 ，- 在一 天一 然- 氣一 輸- 送一 項_ 目- 的一 厶 般- 埋一 地一 管- 道- 抗一 震- 設(shè)一 計- 中一 需- 要- 更- 加一 注一 意- 彎- 管- 的一 抗 壓一 縮- 性一 亠 可 盡 量 避 免 采 用 彎 管 如 需 用 到 彎 管 , 需 著 重 進

29、 行 抗 震 校一 核一 ，一 并 采 取 相一 應 的一 防一 護 措 施一 為一 使 彎. X 抗. 震. 性. 增. 強. ，- 所. 選. 壁. 厚. 在. 徑. 厚. 比- 滿. 足. 管. 道. 的 穩(wěn) 定 性 和 強. 度 的 情 況- 丄 彎 管 壁 厚 盡 量 選 擇 較一 厚. 值. ，- 且. 可. 根. 據(jù). 彎一 管 抗. 震. 校一 核. 公. 式- 計. 算一 得. 到一 合一 適一 的. 壁一 厚一 - 設(shè)一 計- 過- 程. 中一 遵一 照一 G- B- / 丄 丄 二 丄 丄 丄 等 相 關(guān) 規(guī) 范 的 設(shè) 計一 原 則一 進 行一 設(shè) 計- ，- 在 達 到 經(jīng)一 濟 性 的 同. 時- 保 證一 項一 目 實 施 的 安 n 全 1 U U U U U U L U U U U 參 考 文 獻 口 n n 口 n n n 丄 丄 X 謝一 禮一 立一 亠 城一 市- 防一 震一 減一 災一 能一 力_ 的_ 定一 義一 及一