基于应变的塌陷区X70钢输气管道悬空失效分析

将埋地管道的悬空段简化为大挠度梁,考虑管梁的几何非线性,悬空段外土壤的纵向抗力非线性以及管道的内压和温差作用,并基于悬空段内外输气管道内力和变形的连续性条件,求解了悬空段内任意位置处的X70钢输气管道应变值。引入基于应变的管道设计准则,对某塌陷区悬空输气管道进行了失效分析。结果表明:输气管道拉应变最大值出现在管道穿越采空区的中央部位,并且向两侧逐渐减小。当悬空段长度小于等于40 m时,X70钢输气管道最大拉应变小于容许应变;当悬空段长度为50 m时,壁厚为17.5 mm、14.6 mm的输气管道最大拉应变超过容许应变,输气管道失效。     

天然气管道穿越地震断裂带强度验算和抗震分析

结合输气管道穿越地震断裂带的工程实例,采用有限元的方法对穿越地震断裂带的管道进行强度验算和抗震分析。通过对地震断裂带附近发生大变形的管道采用壳单元进行模拟建模,并且针对不同的管道壁厚和断裂带参数,对X70材质、直径711 mm的直缝埋弧焊钢管进行分析计算,确定穿越断裂带的管道参数,并且确保管道工程的安全。     

管道拉伸应变极限确定方法

多数现行的管道设计方法都是以应力为基础的,但它不能完全有效解决管道设计的所有问题,特别是地面变形等位移载荷控制下的情形.从国内外管道设计标准和最新的研究进展出发,对处于极限状态的拉伸应变极限的标准进行了对比,并分析了管道拉应变极限的多种控制因素.同时,使用裂纹驱动力的理论,初步分析了拉应变极限估算方法,提出了基于应变的...     

海底管道挖沟的数值模拟

海底管道在挖沟过程中可能受到较大的弯曲应力而出现屈服甚至断裂现象,因此,有必要确定管道在挖沟过程中的应力和变形分布。考虑管道自重和浮力的影响,采用有限元软件建立了海底管道挖沟时的力学模型,通过静力分析得到不同条件下的最大弯曲应力和变形,并将其拟合成公式。最后,通过实例计算,验证了拟合公式的准确性。结果表明：充水状态比空管状态所受弯曲应力大;管道埋设深度越深,所受弯曲应力越大;当要求的挖沟深度较大时,一次挖沟成型可能导致管道弯曲应力超出许用应力。     

地震作用下跨断层油气管道安全性分析

跨越断层的地下管线在地震中受到非常大的威胁,其安全性将直接影响油气管道的安全运行以及地震应急工作的开展。研究了跨断层管线失效准则,构建了跨断层管道地震荷载下的有限元模型,对地震作用下跨断层油气管道的应变规律进行了研究;以薄壁管道开始起皱的压缩应变为容许压缩应变,对管道的安全性进行了判定;为地震作用下跨断层埋地油气管道的安全设计提供了依据。     

地震时跨断层海底管道的屈曲分析

地震时,考虑海底管道与土介质的相互作用,对将跨断层海底管道作为薄壳结构时的断层位错反应进行分析计算.利用Ansys分析软件,将管道模型简化为四节点薄壳单元结构, 土介质简化为弹塑性弹簧,建立管土相互作用的有限元分析模型,进行分析计算.根据计算结果以及海底管道屈曲校核准则描绘出管道破坏等级范围分布图.最终得出结论:地震时在大位移断层运动作用下,海底管道存在明显的屈曲变形,在屈曲变形较大处,海底管道发生断裂.     

地面堆载对原水输水钢管的影响研究

经过对埋地原水输水钢管爆管的案例调研发现,漏水管道上方多存在违章堆土或重载货车行驶的情况,管道裂缝位置主要集中在焊缝附近。采用室内相似模型试验、有限元模拟验证和现场静载测试相结合的手段,研究了不同地面堆载工况下对DN2400原水管道的变形及受力影响。室内研究结果表明,管底的轴向应变均大于环向应变,管道以弯曲变形为主,与实际漏水点处焊缝断裂相符。现场静载试验与有限元所得的各测点处的Mises应力均小于10 MPa,远小于管道破坏的荷载。说明地面堆载不是造成原水管道爆管的单一诱因,焊缝的原始状态对爆管的影响不可忽视。     

基于分布式光纤光栅传感器的PCCP断丝监测技术

预应力钢筒混凝土管(PCCP)运行中会产生断丝现象,进而导致泄漏等事故。文中提出了基于光纤光栅传感器的PCCP断丝实时监测与定位技术,预应力钢丝断裂瞬间会释放应力波,沿管壁和管内水介质进行传播,在管内壁设置光纤光栅传感器进行应力波监测,设计悬臂梁装置用于微应变的增敏,提高断丝监测概率,并分析相邻两传感器对断丝监测信号的捕获时间差实现断丝位置的定位。测试结果表明:断丝监测概率100%,最大定位误差0.11 m,满足工程需求。     

管口位移对断管设备的影响与对策

管线发生严重事故时,需要进行断管换管抢修。埋地管线长时间受多重载荷影响而产生应力,致使管道在断开时发生管口位移,这种位移会对断管设备产生较严重的影响,具体表现为断管刀具的卡阻、受损或断裂,严重影响抢修进度与管线的正常生产恢复。文中分析了管线抢修中管口位移产生的原因,介绍了常用的断管设备及其配套刀具,重点分析了管线抢修中管口位移对断管设备的影响,并就有效消除该影响提出了相应的对策。     

水平互层条件下不同扁平率隧洞变形破坏过程及特征

预制不同扁平率的互层围岩隧洞试件，通过试验研究互层围岩隧洞周围的变形破坏特征，并采用数值模拟对互层围岩隧洞周围的应力、应变分布进行分析对比。3种试件的扁平率分别为0.45(S试件)、0.55(M试件)和0.65(L试件)，研究发现，S试件的整体破坏模式为压缩破坏模式（TC模式），易在拱腰处出现明显的压剪破坏，在拱肩附近形成拉-剪复合型裂缝；M试件为混合破坏模式（TX模式），易在拱顶处出现较为明显的张拉破坏，在拱肩处形成明显的压-剪复合型裂缝；L试件为孔洞破坏模式（TH模式），易在拱顶处出现明显的张拉破坏，在拱脚处形成拉-剪复合型裂缝。此外，隧洞周围应力、应变分布与不同扁平率隧洞的压缩破坏特征有明显的相关性，且隧洞同一位置应力水平的差异性是3种扁平率隧洞呈现不同破坏模式的主要原因。