孙译[1]2016年在《油气管线工程场地设计地震动参数区划的研究》文中提出自1999年国家确定“西部大开发”战略以来,我国在长距离输油气管线工程建设方面取得了令人瞩目的业绩,工程横跨东西部,惠及长叁角和东南沿海地区。油气管线工程是生命线工程的重要组成部分,工程跨度在几十甚至几千公里,在地震动参数区划时,应充分考虑场地条件对地震动参数的影响,需要专门研究。本文选取位于华北平原地区的中原-开封输气管道为研究对象,基于地震危险性分析概率方法和一维土层地震反应计算原理,通过对研究区分区研究,得出场地系数Ks函数拟合结果和特征周期分布规律,最终给出了沿线邻近10km范围内50年超越概率10%和5%水准下地震动参数区划图,并与第四代和第五代中国地震动参数区划图提出的场地系数的计算结果进行比较。本文研究工作如下:1.收集国内外油气管线工程历史震害事件和经验教训,分析震害对管线破坏成因及常见震害类型。2.参照各类建筑工程抗震设计规范,分析满足管线工程抗震要求的设计地震动参数,总结管线工程中输油气站点、沿线管道、穿越工程所在的常见场地类型。3.以中原-开封输气管道为研究对象,收集研究区内地震活动性资料、地震地质构造背景和21个钻孔资料。依照建筑抗震设计规范,研究区属于III类场地。基于地震危险性分析概率方法和一维土层地震反应计算原理,给出该管线6处主要场地(中开首站、濮阳分输站、濮范高速穿越、晋中南铁路穿越、濮台铁路及工业大道穿越和金堤河穿越)50年超越概率10%和5%水准下的地震危险性计算结果、场地设计地震动参数和反应谱结果。4.采用线性拟合方法,给出研究区内50年超越概率10%和5%水准下场地系数Ks与基岩峰值加速度拟合函数;统计分析研究区反应谱特征周期的分布规律。基于Arcgis空间分析,采用克里金差值方法,给出研究区50年超越概率10%和5%水准的峰值加速度区划图和特征周期区划图。5.采用叁种场地系数(实际拟合、第四代和第五代区划图场地系数)分别得到研究区50年超越概率10%和5%水准的PGA区划图。对比叁种计算方法结果显示,实际计算结果均高于第四代和第五代区划图场地系数结果,这表明场地系数对峰值加速度区划图结果具有较大影响。该结果可为华北地区管线工程地震动参数区划提供参考。
刘红丽[2]2004年在《长输油气管线工程抗震综合研究》文中研究表明油气储运管网是国家基础设施的一部分，管道运输是能源输送的主要手段，在现代化的工业生产和人们生活中，占有相当重要的地位。如何确保油、气管道在未来地震作用下安全可靠地运行，是人们一直需要解决的问题。日本所研制的水池的地震预警关闭系统和煤气预警系统等，在地震应急时期与震后恢复重建期起到了重要作用，值得我们借鉴。 本文对长输油气管线基本生产工艺流程进行了调研，研究了管道及油罐的地震易损性分析方法，在本文的研究方法中将连续管道视为弹性地基梁，考虑土—管间相互作用，采用波动法对埋地管道进行了易损性分析；另外，采用了规范校核法，考虑了油罐的固—液藕连作用，对油罐进行了易损性分析。本文还利用ArcView3.2平台，模拟建立了长距离输油气管线的基础地理信息系统，在此基础上，利用Avenue语言编制了管道、油罐震害快速评估程序，并建立了基于GIS的长输油气管道工程震害快速评估系统。研究了SCADA系统及其功能、结构组成、软硬件配置，对目前SCADA系统在管道工业等方面的应用有了充分的了解，探讨了SCADA系统在油气管道工程地震应急控制中应用的可能性，通过地震应急系统与SCADA系统的比较发现，在SCADA系统中加入地震信息及系统地震反应状态处理模块是可行的，并给出了地震应急控制模块集成到SCADA系统中的途径。 本文的研究工作对提高我国能源供应设施的地震安全性具有重要意义。
时振梁, 李裕澈, 张晓东[3]2002年在《中国地震区划图应用和工程抗震》文中研究说明介绍了中国地震活动概况 ,中国地震区划图使用的内涵和抗震设防准则 ,提出了大型水工建筑、跨海大桥、长输油气管线、核电厂、石化厂等可能导致产生严重次生灾害场地进行地震安全性评价 ;以地震实例简要讨论了地震崩塌、滑坡、砂土液化、地震断层等地震地质灾害及抗震对策。
陈锦晶[4]2016年在《管线悬索桥静动力特征及抗风措施研究》文中研究说明随着我国油、气管道建设的发展,大型油气跨越桥梁越来越多,油气管线悬索桥以其跨越能力较大、对地形高差适应能力强、施工周期短等优点,在管线跨越工程设计时受到广泛采用。但是不同于传统悬索桥,管线悬索桥自身结构刚度低,受力行为表现出更强的非线性;自振周期长,在动力荷载作用下动力反应更加强烈;考虑其特殊的使用功能,在进行设计多以管线受力为控制目标。本文以中缅油气管线工程澜沧江管线悬索桥为工程背景,通过有限元软件MIDAS Civil建立叁维有限元模型对桥梁成桥状态进行非线性静力分析、动力特性以及运用时程分析法分析计算在管-桥耦合作用下桥梁的地震反应。并通过参数化分析研究管道偏心程度、输送介质与否以及管-桥耦合作用对桥梁静力、动力性能和地震反应的影响。以期为此类特殊桥梁的动力特性研究和抗震设计提供借鉴和参考,最后对管线悬索桥抗风措施进行研究。本文主要研究结论如下:(1)通过对管线悬索桥静力分析研究,得到管线悬索桥具有较强的非线性,在设计计算时应进行非线性分析。(2)通过对管线悬索桥动力特性研究,得到管线悬索桥的自振周期相对较长,管线入地端约束、管-桥耦合作用、输送介质与否以及管线偏载作用对管线悬索桥动力特性影响显着。(3)通过对管线悬索桥地震行为研究,得到地震激励下管-桥耦合作用对管线悬索桥不同构件的受力和变形具有不同的影响,耦合作用下索塔顺桥向剪力和主梁横向位移均减小,但主梁弦杆轴力和竖向挠度以及塔顶位移均增大。(4)通过对管线悬索桥抗风技术研究,得到采用空间主缆缆型、增设抗风缆系统以及增大风缆主索和风拉杆的截面面积的方法能够大幅度提高管线悬索桥加劲梁系统横向抗弯刚度。
汪涛[5]2003年在《城市天然气管网运行模糊风险评价技术方法研究》文中认为我国目前正在进行大规模的天然气管道的建设。随着“西气东输”、“俄气南供”、“进口LNG”、“近海气登陆”等工程的实施，城市使用天然气将会越来越普遍。随着城市建设的发展和人口密度的增加，大量的管道运行在人口稠密、经济集中的城市，而城市天然气管网的泄漏或爆裂事故往往会给城市居民的生命和财产带来巨大的损失，给社会造成深远的不良影响。 本文运用模糊数学中模糊综合评判方法结合燃气管网在城市的特点，借鉴了国内外关于天然气管道的研究成果，对城市天然气管网的风险评价进行了全面的研究。 该论文分为以下几个方面： 1、简要阐述了管道风险评价技术的发展背景、发展动态、国内外研究现状及其科学依据。 2、管道风险评价技术方面。在简要介绍常见的几种常用风险评价方法，如：决策分析、失效模式影响及评价，概率风险评估、概率结构力学和结构可靠性分析的基础上，详细讨论的本文所采用的模糊综合评判方法的理论基础及技术路线。 3、城市管网模糊风险评价模型方面。建立了管网(包括管道和站场)失效因素体系和管网失效后果的因素体系。 4、管网模糊评价的评判标准方面。建立了详细的管网失效因素和管网失效后果因素体系的评判标准，使天然气管网的风险评判更科学化。 5、管线风险可接受性方面。在研究了风险可接受性原则的基础上，对城市天然气管网风险的可接受性准则进行了初步的探索，同时给出了城市天然气管网风险缓解的措施和使管网安全运行的建议。 6、在以上五个方面研究工作的基础上，编制了城市天然气管网模糊风险评价软件。
郝婷玥[6]2011年在《埋地管道轴向振动分析》文中研究说明将埋地管道的轴向振动偏微分方程转化为动力学方程的基本形式,将地震激励按照随机波输入到运动方程中。利用弹性时程分析法,对管道单元进行动力时程分析并编制程序,得到管道中点的轴向位移响应和加速度响应。考虑了土参数、管道参数、地震动参数等因素对管道响应的影响,得到土的特性对管道的位移响应和加速度响应有一定的影响,随着土质由软变硬,管道的位移响应越小。
李鸿鹏[7]2014年在《断层内含体积型缺陷的埋地管道错动反应分析》文中指出随着长输管道服役时间的增长,管道焊缝缺陷、应力腐蚀裂纹和管体腐蚀等问题会越来越严重。近年来,我国地震频发,对穿越活动断层段的埋地管道造成了极大影响。目前,对于腐蚀管道的研究主要集中在非地震条件下,对地震条件下管道的反应研究大多以无缺陷管道为研究对象,对含有腐蚀缺陷埋地管道在断层错动下的反应研究较少。在此背景下,本文针对含有体积型腐蚀缺陷的跨断层埋地管道在断层错动下的反应进行研究,主要研究工作如下：(1)通过文献调研,总结国内外关于含缺陷管道安全评定方法的发展历程和研究现状,综述国内外学者利用数值分析法对跨断层埋地管道在地震下反应的研究成果；(2)研究含缺陷管道安全评定方法标准采用的塑性极限理论及其相关基础理论,对ASME B31G和DNV RP-F101标准中关于管道失效应力和压力的计算方法进行对比分析,按照规范中的方法完成对体积型缺陷的规范化处理；(3)研究地震作用对跨断层埋地管道的损坏形式,建立跨断层埋地管道在地震波作用下轴向和横向振动的基本方程；分析断层的结构构成,探讨埋地管道在不同断层作用下的破坏方式；(4)基于有限元和非线性理论,采用Solid45单元对管道进行离散,分别选用叁折线模型和Drucker-Prager模型模拟管道和埋地上的力学性能,采用Combin39土弹簧单元建立管上接触的非线性模型,根据埋地输气管道实际运行环境和断层类型对管道施加载荷,依据埋地管道在断层错动下反应特性确立管道和土体模型的边界条件及有效计算区域,建立考虑多重非线性关系的含体积型缺陷的跨断层埋地管道叁维有限元模型。(5)分析不同的体积型缺陷参数及其它因素对埋地管道断层错动反应的的影响,拟合含体积型缺陷跨断层埋地管道最大应变的简化计算公式,结合ASME B31G标准中管道圆周断裂应力计算公式,对不同缺陷参数下含体积型缺陷的埋地管道抗震安全性进行分析。(6)基于常用的埋地管道抗震工程措施和工程实践,提出含有缺陷管道一般性的抗震改造工程方案,总结管道地震监测和预警系统常用的技术手段,提出管道地震应急控制系统的构建方案。
余雨航[8]2016年在《跨断层埋地管道地震反应分析及应变设计方法研究》文中研究表明我国的长输管线大多建设在地质环境恶劣的地区,而穿越活动断层带是最为常见的恶劣工况,因此埋地管线的抗震设计技术尤为重要。跨断层作用下埋地管道的破坏机理、断层错动反应分析以及断层管道的抗震设计方法都是迫切需要研究的课题。本文通过文献调研和震害资料分析,基于非线性分析理论和管道地震反应理论,采用数值模拟仿真计算等方法进行跨断层埋地管道地震反应研究,分析埋地管道在断层作用下的力学特性,提出基于应变设计的指导方法,为埋地管线的抗震设计提供理论参考。论文的主要研究内容及成果包括以下几个方面：(1)通过文献调研及理论研究,分析了埋地管道在断层错动作用下的失效模式和破坏机理,通过跨断层埋地管道地震反应影响因素的研究,总结划分为断层性质、管道材料、埋置方式和场地条件四个方面。研究了不同的跨断层埋地管道理论分析方法,为论文奠定理论基础和方法。(2)以走滑断层为研究对象,采用ABAQUS仿真分析软件,建立了跨断层埋地管道有限元分析模型,管道模型选择壳单元,土体模型选择C3D8实体单元。通过模型试算,确定物理模型尺寸为50m×10m×10m。建立管-土非线性接触模型,管、土材料模型分别选择叁折线模型和Mohr-Coulomb模型。采用模型剖分和网格加密的方式进行网格划分,以提高模型计算精度。根据土体场地条件、断层错动的运动特征以及管道性能等因素,设置合理的模型边界条件和力学载荷。通过工程实例计算以及采用解析法对比计算,进行有限元模型的可靠性验证。(3)基于所建的跨断层埋地管道有限元分析模型,考虑断层位移、壁厚、内压、埋深、夹角、径厚比、回填土、管材8个影响因素,采用数值模拟分析的方法,控制8组因素变量,设定不同参数取值,计算了47种不同工况。探讨埋地管道在断层错动作用下的变形反应,分析不同断层位移下管道的变形规律,基于对应力、应变沿管轴方向分布的研究,确定了管道潜在破坏位置。通过应力、应变云图以及管道的力学特性曲线,系统分析了不同因素作用下跨断层埋地管道的地震反应,得出不同因素对埋地管道断层错动反应的影响规律。(4)针对基于应变的管道设计方法,采用有限元手段,研究管道设计应变的确定方法。根据不同因素对跨断层埋地管道的影响规律,提出可提高管道设计应变的指导方法。研究基于应变设计与基于应力设计方法的区别和适用范围,给出跨断层埋地管道应变设计的准则及方法。基于本文有限元分析模型,选取不同因素变量对应下的部分管道工况,模拟计算相应管道工况在不同断层位移下的最大应变,分析不同影响因素对管道极限应变的作用规律。最后针对跨断层埋地管道的应变设计,给出22种不同特定管道工况下的极限应变值,可为实际工程管道的设计提供数值参考。
侯王刚[9]2016年在《断层作用下埋地管道反应分析及抗震方法研究》文中认为我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带之间,活动断层分布广泛,长距离埋地油气管道不可避免地穿越地震断裂带。坚固而有韧性的钢管道一般能承受住地震动的考验,却难以抵御断层作用和地面破坏所产生的较大的永久性地面位移。研究断层错动作用下埋地管线的力学响应行为和参数影响规律,对管道的抗震设计及安全性能评价具有重要意义。主要研究工作如下：(1)调研国内外穿越断层埋地管道反应研究方法及抗震措施,分析不同方法采用的力学模型,总结前人在理论解析法、数值模拟法和实验法所取得的研究成果及存在的不足,归纳了穿越断层埋地管道抗震措施。(2)对断层发生机制及错动方式进行研究,确定断层错动作用下埋地管道的破坏模式为拉伸和屈曲失效,对引起管道失效的可能震害因素进行分析,建立管道的失效判断准则。(3)以走滑断层作用下埋地管道为研究对象,考虑管道和土体的材料非线性、管道非线性几何变形及管土间接触非线性,建立管一土耦合作用下穿越断层埋地管道有限元模型,模拟管土间的分离、闭合及滑移状态。选用叁折线简化模型作为管材本构方程,土体选用理想弹塑性本构模型。管道的有效计算长度为60m,断层有效计算体积为60m×10m×8m。采用MITC4 shell单元和8节点实体单元分别离散管道和断层土体,并运用ADINA有限元软件进行模型求解。通过实例计算及分析,验证了有限元模型的正确性和有效性。(4)模拟断层错动作用下埋地管道的力学响应行为,分析管道的变形状况及潜在的失效位置。研究管道尺寸和材质、断层场地土条件、管道运行条件等方面对管道力学性能的影响。依据参数影响规律,对管材、土体粘聚力、管道内压等因素无因次化,采用多元线性和非线性回归理论,拟合出穿越走滑断层埋地管道应变简化计算公式。(5)建立基于流固耦合的断层作用下埋地管道有限元模型,考虑管输介质影响。分析断层荷载和流体共同作用下埋地管道的反应行为,并对管输介质压力、流速、温度及密度等流体参数对管道力学性能的影响进行研究。(6)基于《油气输送管道线路工程抗震技术规范》(GB50407-2008)中采用2倍Newmark-Hall拉伸应变和土弹簧有限元方法进行管道抗震校核的不足,修正了断层作用下埋地管道抗震设计方法,改进抗震设计流程,提出在役管道抗震改造措施。(7)设计穿越断层埋地管道安全监测预警系统,包括监测传感子系统、数据采集与传输子系统、数据分析与处理子系统及预警子系统四部分。形成地震动加速度、断层位移、管道应变、管道泄漏等预警功能,为管道安全运行状态评估提供依据。
汝继星[10]2012年在《基于风险的斜拉索跨越管段仿真模拟分析》文中提出摘要：随着管道运输事业的发展,长输天然气管道的里程和规模不断扩大,因此事故的风险也在不断增大。斜拉索跨越是长输管道穿越河流的常见方式之一,它往往是长输管道的咽喉,具有极其重要的作用,一旦发生事故,不仅影响油气田的开采和运输,而且还会严重污染环境,造成巨大的经济损失和社会影响。因此,为确保跨越管段安全运营,本文开展斜拉索管桥的相关研究。由于斜拉索跨越管桥是典型的非线性结构,本文采用更新的拉格朗日列式法(U. L. Formulation)对斜拉索管桥进行非线性有限元分析,并选用Newton-Raphson迭代法进行数值模拟计算。为验证编制的有限元程序语言的可行性,本文首先制作了斜拉索跨越管道桥的1/14缩尺模型,进行静态试验测试,从模型实验测试和有限元程序模拟的对比结果可以看出,管道位移以及应力的变化在两种方法中变化规律一致,结果吻合较好,可以进行后续的仿真模拟研究,实现了模型试验和软件模拟的有机结合及相互补充。随后以“中青线”涪江斜拉索跨越管道结构为研究对象,编写有限元计算程序,通过有限元模型分析计算,主要研究其在雪载(小雪、中雪、大雪和暴雪)、风载(3m/s、6m/s和20m/s)、水击和地震载荷作用下管桥上各点的位移以及应力应变。在静态分析中,管桥各点位移及应力随雪载荷和风载的增大而增大,位移最大值出现在跨中位置,应力较大位置出现在补偿器和边跨处；水击分析中,计算流速增量和激增压力等关键参数,采用反应谱分析方法,得出最大应力出现在左补偿器位置水平迎流侧,大小为195.66MPa；风致振动研究了亚临界范围内平均风速为2.67m/s时管桥的结构响应,分析得出该结构对风载荷的作用敏感,易产生涡激振动,应采取措施避免管桥因振动产生疲劳；地震模拟中采用时程响应法重现地震波作用下结构的振动响应,对比不同方向施加一维地震波对斜拉索管桥结构的影响,分析得出,在一定震级内,斜拉索管桥对横波载荷较为敏感,由于管桥结构为柔性系统,具有较强的抗震性能。参照相关规范的强度理论对斜拉索管桥进行校核,找出结构的薄弱环节,提出了改进措施,为在役其他斜拉索跨越管道结构的稳定运行提供依据。本文的研究结果不仅为今后斜拉索跨越管道结构的设计提供技术支持,而且为同类斜拉索跨越管道结构的安全运行提供了可靠的分析研究方法和相关数据。图41幅,表12个,参考文献70篇。
参考文献：
[1]. 油气管线工程场地设计地震动参数区划的研究[D]. 孙译. 中国地震局兰州地震研究所. 2016
[2]. 长输油气管线工程抗震综合研究[D]. 刘红丽. 中国地震局工程力学研究所. 2004
[3]. 中国地震区划图应用和工程抗震[J]. 时振梁, 李裕澈, 张晓东. 中国工程科学. 2002
[4]. 管线悬索桥静动力特征及抗风措施研究[D]. 陈锦晶. 辽宁工程技术大学. 2016
[5]. 城市天然气管网运行模糊风险评价技术方法研究[D]. 汪涛. 西南石油学院. 2003
[6]. 埋地管道轴向振动分析[J]. 郝婷玥. 制造业自动化. 2011
[7]. 断层内含体积型缺陷的埋地管道错动反应分析[D]. 李鸿鹏. 西南石油大学. 2014
[8]. 跨断层埋地管道地震反应分析及应变设计方法研究[D]. 余雨航. 西南石油大学. 2016
[9]. 断层作用下埋地管道反应分析及抗震方法研究[D]. 侯王刚. 西南石油大学. 2016
[10]. 基于风险的斜拉索跨越管段仿真模拟分析[D]. 汝继星. 北京交通大学. 2012