海底管道穿越地震断层分析方法探讨
发布时间：2020-01-23 23:30
【摘要】：归纳总结了管道穿越地震断层的分析方法及相关抗震设计规范,通过梳理海底管道与陆上管道在穿越地震断层分析上的差异,提出了海底管道穿越地震断层分析的推荐做法。依托工程案例,采用有限元方法,开展了地震断层作用下海底管道响应分析,并给出了设计优化建议。
【图文】：
为未考虑外压的极限压缩应变;g为初始椭圆度修正系数，计算按公式(3);Pext为净外部压力(外压－内压);Pcr为压溃压力，计算按公式(4)。g=(1+20δ)－1≤1(3)Pcr=(Pe·Py)/P2e+P2i醳(4)式中，δ为管道的初始椭圆度，随水深的增加而增加;Pe为泊松比为0.3时的弹性屈服压力，计算按公式(5);Py为截面屈服压力，计算按公式(6)。Pe=2.2·E(t/D)3(5)Py=(2·σy·t)/D(6)不考虑内压，只考虑海水外压，针对依托工程的海底管道，椭圆度为1%时压缩应变折减系数见图1。图1考虑海水外压的压缩应变折减系数基于X65管线钢的材料特性，得到适用于依托工程管道在地震断层作用下的允许失效准则，见表3。表3依托工程海底管道允许应变汇总表海底管道断层作用规格钢级拉伸［εt］压缩［εc］Φ813×25.4mmX652.5%0.743%3有限元数值模型应用ANSYS软件，采用有限元方法进行海底管道穿越地震断层分析。断层作用下管道有限元建模采用PIPE20管单元模拟管道、COMBIN39单元模拟土弹簧。PIPE20单元是一种非线性单元，有2个节点，每个节点有6个自由度，分别是3个转动和3个位移自由度，除了有拉压、弯曲、扭转性能外，还具有塑形、蠕变、膨胀特性。COMBIN39也是一种非线性弹簧单元，具有2个节点，并通过一个力F(弯矩M)、一个位移D(转角Φ)的曲线来定义非线性弹簧的受力性质。为达到分析精度的要求，单元长度选取为0.3倍的管径。取1000m管道作为分析长度，，沿管轴方向单元长度取0.2m。3.1X65管道本构模型埋地管道的极限状态分析必须考虑管材的非线性特性。采用Ｒamberg－Osgood模型作为管线钢的本构模型，非线性应力－应变关系如下:εx=(σx/E0){1+［n/(1+r)］(?
本文编号：2572444
【图文】：
为未考虑外压的极限压缩应变;g为初始椭圆度修正系数，计算按公式(3);Pext为净外部压力(外压－内压);Pcr为压溃压力，计算按公式(4)。g=(1+20δ)－1≤1(3)Pcr=(Pe·Py)/P2e+P2i醳(4)式中，δ为管道的初始椭圆度，随水深的增加而增加;Pe为泊松比为0.3时的弹性屈服压力，计算按公式(5);Py为截面屈服压力，计算按公式(6)。Pe=2.2·E(t/D)3(5)Py=(2·σy·t)/D(6)不考虑内压，只考虑海水外压，针对依托工程的海底管道，椭圆度为1%时压缩应变折减系数见图1。图1考虑海水外压的压缩应变折减系数基于X65管线钢的材料特性，得到适用于依托工程管道在地震断层作用下的允许失效准则，见表3。表3依托工程海底管道允许应变汇总表海底管道断层作用规格钢级拉伸［εt］压缩［εc］Φ813×25.4mmX652.5%0.743%3有限元数值模型应用ANSYS软件，采用有限元方法进行海底管道穿越地震断层分析。断层作用下管道有限元建模采用PIPE20管单元模拟管道、COMBIN39单元模拟土弹簧。PIPE20单元是一种非线性单元，有2个节点，每个节点有6个自由度，分别是3个转动和3个位移自由度，除了有拉压、弯曲、扭转性能外，还具有塑形、蠕变、膨胀特性。COMBIN39也是一种非线性弹簧单元，具有2个节点，并通过一个力F(弯矩M)、一个位移D(转角Φ)的曲线来定义非线性弹簧的受力性质。为达到分析精度的要求，单元长度选取为0.3倍的管径。取1000m管道作为分析长度，，沿管轴方向单元长度取0.2m。3.1X65管道本构模型埋地管道的极限状态分析必须考虑管材的非线性特性。采用Ｒamberg－Osgood模型作为管线钢的本构模型，非线性应力－应变关系如下:εx=(σx/E0){1+［n/(1+r)］(?
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