穿越地震带岩鹰山隧道输气管道应力分析研究

发布时间：2017-10-20 22:18

  本文关键词：穿越地震带岩鹰山隧道输气管道应力分析研究

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【摘要】：长输天然气管道途经山区、黄土塬等地多采用隧道穿越方式,部分穿越山岭隧道不可避免地经过地震带或紧邻地震带的地区。为了保证管道在常规工况与地震工况下均能安全运营并尽可能地减少安全隐患,需从管道静力学与动力学两方面对穿越地震带隧道输气管道进行应力分析,分析管道应力、位移及固定墩受力等。论文以穿越地震带岩鹰山隧道为例,采用应力分析相关理论与响应谱分析法对隧道内输气管道进行常规工况与地震工况应力分析。论文在文献调研与分析的基础上,主要开展了以下几方面工作：(1)分析岩鹰山隧道输气管道所承受的基本动荷载和静荷载,并确定管道应力校核标准,通过对管道抗震分析方法适用性分析,确定适用于隧道内输气管道地震分析方法为地震响应谱分析法,为岩鹰山隧道输气管道应力分析奠定理论基础；(2)通过理论分析与计算,确定岩鹰山隧道输气管道所受约束与边界条件,采用CAESAR Ⅱ软件建立常规工况管道模型,分析常规工况下管道应力及位移分布特点,确定应力危险截面,并对应力、位移及固定墩进行校核,对比常规工况下管道应力与位移结果；(3)为高效、准确地完成管道地震工况应力分析,编制地震响应谱曲线辅助计算程序计算响应谱曲线,建立岩鹰山隧道输气管道地震工况管道模型,并对其进行地震动态分析。校核地震工况管道应力、位移及固定墩受力,并对比常规工况与地震工况输气管道的应力及位移特点,确定隧道内管道需重点校核的工况；(4)对应力影响因素进行分析,包括斜管倾角、斜管长度、覆土深度、地震烈度、管道压力及运行温度等,确定各参数的影响程度。针对管道应力较大区域提出应力降低措施。通过总结穿越地震带岩鹰山隧道输气管道应力分析成果,从隧道选址、合理设计、科学施工与安全监测四方面着手提出隧道内管道抗震建议。目前国内外针对穿越地震带隧道内输气管道应力分析所做的研究较少,对岩鹰山隧道输气管道应力分析得到的认识与结论能为穿越地震带隧道输气管道精细化设计提供参考,论文中基于CAESAR Ⅱ软件的建模方法为设计者们提供了隧道内管道模型建立的范本,所编制的地震响应谱曲线辅助计算程序也可用于其他穿越地震带管道地震动态分析中。
【关键词】：地震带 隧道 输气管道 应力分析 响应谱分析
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 管道应力分析研究现状9-10
• 1.2.2 地震作用下管道响应研究现状10-12
• 1.2.3 隧道结构与管道敷设形式研究现状12-14
• 1.2.4 管道应力分析及抗震设计标准14-16
• 1.3 研究目标及内容16-17
• 1.3.1 研究目标16
• 1.3.2 研究内容16-17
• 1.4 技术路线17-19
• 第2章 管道应力分析及抗震设计基础理论19-31
• 2.1 管道应力分类及荷载类型分析19-21
• 2.1.1 管道应力分类19-21
• 2.1.2 管道承受荷载分析21
• 2.2 管道应力分析相关校核准则21-24
• 2.2.1 应力校核准则21-23
• 2.2.2 位移校核准则23
• 2.2.3 固定墩倾覆校核准则23-24
• 2.3 管道抗震设计基础理论24-30
• 2.3.1 地震相关概念简述24
• 2.3.2 管道工程抗震设防目标24-25
• 2.3.3 管道抗震设计方法适用性分析25-29
• 2.3.4 地震响应谱分析法计算原理29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 岩鹰山隧道输气管道应力分析31-66
• 3.1 应力分析软件31-34
• 3.1.1 应力分析软件适用性分析31-33
• 3.1.2 CAESAR Ⅱ软件建模原理与假设33-34
• 3.1.3 CAESAR Ⅱ软件网格划分要求34
• 3.2 岩鹰山隧道工程概况34-40
• 3.2.1 工程概况34-35
• 3.2.2 管道基本参数35-36
• 3.2.3 管道约束与边界条件36-40
• 3.3 工况定义与加载条件40-42
• 3.3.1 工况定义40-41
• 3.3.2 常规工况加载条件41-42
• 3.3.3 地震工况加载条件42
• 3.4 岩鹰山隧道输气管道模型建立与输出42-46
• 3.4.1 模型建立42-44
• 3.4.2 模型输出44-46
• 3.5 常规工况应力分析46-54
• 3.5.1 安装工况应力分析46-47
• 3.5.2 试压工况应力分析47-49
• 3.5.3 运行工况应力分析49-51
• 3.5.4 应力分析结果对比51-54
• 3.6 地震工况管道应力分析54-63
• 3.6.1 响应谱曲线参数计算54-58
• 3.6.2 模型的建立与输出58-60
• 3.6.3 地震工况应力分析60-61
• 3.6.4 地震工况位移分析61-63
• 3.7 常规工况与地震工况应力分析结果对比63-64
• 3.8 本章小结64-66
• 第4章 应力影响因素分析及应力降低措施66-83
• 4.1 应力影响因素分析66-75
• 4.1.1 大变坡点锚固墩66-67
• 4.1.2 斜管倾角67-68
• 4.1.3 斜管长度68-70
• 4.1.4 覆土深度70-71
• 4.1.5 地震烈度71-72
• 4.1.6 运行温度72-74
• 4.1.7 管道压力74-75
• 4.2 架空段管道极限长度与倾角的关系75-77
• 4.3 管道应力降低措施77-80
• 4.4 隧道内管道抗震建议80-81
• 4.5 本章小结81-83
• 第5章 结论与建议83-85
• 5.1 结论83-84
• 5.2 建议84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-90
• 附录90-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 付开伟;胡文君;胡道华;陈菡清;严鹏;谷勇;;高烈度地震区油气管道隧道抗震分析[J];天然气与石油;2015年04期

2 冯金赢;;基于CAESAR Ⅱ的管土作用模型对比[J];辽宁化工;2015年07期

3 傅鲁婷;;天然气管道穿越小断面隧道施工的难点及对策[J];天然气技术与经济;2015年02期

4 庞永莉;张小龙;;国内外油气长输管道应力分析标准的比较[J];油气储运;2015年02期

5 赵泽霖;焦光伟;周建庭;郑R己，

本文编号：1069684