【摘要】：歸納總結(jié)了管道穿越地震斷層的分析方法及相關(guān)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,通過梳理海底管道與陸上管道在穿越地震斷層分析上的差異,提出了海底管道穿越地震斷層分析的推薦做法。依托工程案例,采用有限元方法,開展了地震斷層作用下海底管道響應(yīng)分析,并給出了設(shè)計(jì)優(yōu)化建議。
【圖文】：

為未考慮外壓的極限壓縮應(yīng)變;g為初始橢圓度修正系數(shù)，計(jì)算按公式(3);Pext為凈外部壓力(外壓－內(nèi)壓);Pcr為壓潰壓力，計(jì)算按公式(4)。g=(1+20δ)－1≤1(3)Pcr=(Pe·Py)/P2e+P2i醳(4)式中，δ為管道的初始橢圓度，隨水深的增加而增加;Pe為泊松比為0.3時(shí)的彈性屈服壓力，計(jì)算按公式(5);Py為截面屈服壓力，計(jì)算按公式(6)。Pe=2.2·E(t/D)3(5)Py=(2·σy·t)/D(6)不考慮內(nèi)壓，只考慮海水外壓，針對(duì)依托工程的海底管道，橢圓度為1%時(shí)壓縮應(yīng)變折減系數(shù)見圖1。圖1考慮海水外壓的壓縮應(yīng)變折減系數(shù)基于X65管線鋼的材料特性，得到適用于依托工程管道在地震斷層作用下的允許失效準(zhǔn)則，見表3。表3依托工程海底管道允許應(yīng)變匯總表海底管道斷層作用規(guī)格鋼級(jí)拉伸［εt］壓縮［εc］Φ813×25.4mmX652.5%0.743%3有限元數(shù)值模型應(yīng)用ANSYS軟件，采用有限元方法進(jìn)行海底管道穿越地震斷層分析。斷層作用下管道有限元建模采用PIPE20管單元模擬管道、COMBIN39單元模擬土彈簧。PIPE20單元是一種非線性單元，有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，分別是3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和3個(gè)位移自由度，除了有拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)性能外，還具有塑形、蠕變、膨脹特性。COMBIN39也是一種非線性彈簧單元，具有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，并通過一個(gè)力F(彎矩M)、一個(gè)位移D(轉(zhuǎn)角Φ)的曲線來定義非線性彈簧的受力性質(zhì)。為達(dá)到分析精度的要求，單元長(zhǎng)度選取為0.3倍的管徑。取1000m管道作為分析長(zhǎng)度，，沿管軸方向單元長(zhǎng)度取0.2m。3.1X65管道本構(gòu)模型埋地管道的極限狀態(tài)分析必須考慮管材的非線性特性。采用Ｒamberg－Osgood模型作為管線鋼的本構(gòu)模型，非線性應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系如下:εx=(σx/E0){1+［n/(1+r)］(?

本文編號(hào)：2572444