埋地天然气管道液化环境下上浮反应研究

发布时间：2017-09-30 07:28

  本文关键词：埋地天然气管道液化环境下上浮反应研究

  更多相关文章： 埋地天然气管道 场地土液化 上浮反应 数值分析 抗震措施

【摘要】：埋地天然气管道穿越地域广阔,涉及地貌和地质类型复杂,不可避免地穿越地震液化区域。土壤液化是强震区管道主要危害之一,液化场地中浮力作用导致地下管线上浮变形,甚至露出地表发生破坏。建立液化区输气管道上浮反应有限元模型,对液化土中埋地管道响应进行分析,为采取有效措施保证管道安全运行提供指导。本文主要研究工作和成果如下：(1)通过文献调研,分析了国内外液化环境下埋地管道上浮反应的研究现状,归纳总结了前人在数值分析和试验研究中取得的成果。(2)对场地土液化机理、影响因素以及判别方法进行研究,分析了液化区管道破坏机理,为液化区管道上浮反应分析提供理论基础。(3)在有限元和非线性理论研究的基础上,建立了非液化区土体与管道的非线性接触模型、液化区土体与管道的土弹簧模型,根据埋地输气管道实际运行环境,确定管道和土体模型的边界条件及有效计算区,进行液化区管道上浮反应数值分析。确定液化区中央位置管道产生最大上浮位移,液化区与非液化区交界处、液化区中央位置为管道危险位置。(4)基于建立的液化区埋地输气管道上浮反应有限元模型,对液化场地特征参数、管道尺寸及材质、管道施工运行条件三类因素进行分析,研究液化区长度、上覆非液化土层厚度、管道直径、壁厚、埋深、施工条件下温度、管道运行压力对管道上浮反应的影响。(5)依据液化土中输气管道上浮反应影响参数分析结果,采用多元非线性回归理论,提出适用于液化区埋地输气管道上浮反应的最大位移简化计算公式、最大轴向应变简化计算公式。(6)对采取抗浮措施的液化区输气管道进行有限元模拟,分析设置混凝土支墩措施对减弱管道上浮反应的影响,给出合理的混凝土支墩尺寸和布置方案。(7)研究液化环境下埋地输气管道的有效抗震措施,提出液化区输气管道上浮反应监测预警系统的设计方案,可实现场地液化判别、管道受力变形分析、预警提示等功能。
【关键词】：埋地天然气管道 场地土液化 上浮反应 数值分析 抗震措施
【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
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 论文研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 液化区管道上浮反应数值分析8-10
• 1.2.2 液化区管道模型试验研究10-13
• 1.2.3 当前研究存在主要问题13
• 1.3 论文研究内容及技术路线13-15
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.4 论文研究成果15-16
• 第2章 场地土地震液化特征及管道破坏机理16-26
• 2.1 场地土液化机理16-17
• 2.2 场地土液化影响因素17-18
• 2.3 场地土液化判别方法18-19
• 2.4 液化区管道破坏机理19-24
• 2.4.1 管道破坏原因19-21
• 2.4.2 管道破坏模式21-22
• 2.4.3 管道上浮分析22-24
• 2.5 管道失效判据24-26
• 2.5.1 基于应力的失效判据24
• 2.5.2 基于应变的失效判据24-26
• 第3章 液化场地管道上浮反应数值分析26-49
• 3.1 液化区管道上浮反应基础理论分析26-32
• 3.1.1 有限元分析理论26
• 3.1.2 非线性分析理论26-32
• 3.2 管道模型的建立32-34
• 3.2.1 管道模型单元选择32
• 3.2.2 管道材料本构关系32-34
• 3.3 管土相互作用模型34-42
• 3.3.1 土弹簧模型34-38
• 3.3.2 PSI单元法38-39
• 3.3.3 管土非线性接触模型39-42
• 3.4 土体本构模型42-43
• 3.5 模型载荷及边界条件43-44
• 3.5.1 模型载荷43
• 3.5.2 边界条件43-44
• 3.6 实例计算与分析44-49
• 第4章 管道上浮反应影响因素及简化方法研究49-79
• 4.1 液化场地特征参数49-56
• 4.1.1 液化区长度49-51
• 4.1.2 不连续液化区51-54
• 4.1.3 上覆非液化土层厚度54-56
• 4.2 管道尺寸及材质56-65
• 4.2.1 管道直径56-59
• 4.2.2 管道壁厚59-63
• 4.2.3 管道材质63-65
• 4.3 管道施工及运行条件65-73
• 4.3.1 管道埋设深度65-66
• 4.3.2 施工条件下温度66-70
• 4.3.3 管道运行压力70-73
• 4.4 管道上浮反应简化方法73-79
• 4.4.1 公开文献简化方法73-74
• 4.4.2 本文简化计算公式74-79
• 第5章 液化区埋地输气管道抗震措施79-96
• 5.1 液化区埋地管道震害调查79-80
• 5.2 液化区管道震害因素分析80-81
• 5.3 液化区输气管道抗震措施81-84
• 5.3.1 增强土体抗液化强度措施81-82
• 5.3.2 液化区防止管道上浮措施82-83
• 5.3.3 管道抗震改造措施83-84
• 5.4 具有抗浮措施管道上浮反应分析84-89
• 5.4.1 有限元模型及分析85-86
• 5.4.2 支墩间距对上浮反应影响86-88
• 5.4.3 支墩尺寸对上浮反应影响88-89
• 5.5 液化区管道上浮监测预警方案研究89-96
• 5.5.1 国内外监测预警系统的应用90-92
• 5.5.2 管道上浮监测预警系统设计92-96
• 第6章 结论与建议96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 建议97-98
• 致谢98-99
• 参考文献99-103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;中石油计划把天然气管道长度延长一倍[J];化工中间体;2009年01期

2 李学军;;固定墩之间管道最小敷设长度的计算[J];石油工程建设;1992年06期

3 王峰会,赵新伟,王沪毅;高压管道黄土塌陷情况下的力学分析与计算[J];油气储运;2004年04期

4 秦银刚;曹胜敏;;海洋悬空管道非线性振动稳定性分析[J];港工技术;2009年03期

5 施兵兵;;浅谈“在用管道冷切割碰头”新工艺[J];化工管理;2013年08期

6 施扬权;;管道固定旋转器的制作与应用[J];科技与企业;2013年11期

7 王善珂,唐秀岐;沼泽地区管道的稳定方法[J];油气储运;1996年09期

8 蒲红宇;刘书文;;管道建设中的资金优化[J];油气储运;2012年04期

9 陈建存;我国油(气)管道应进行屈服试验[J];油气储运;1988年05期

10 王鹏;王峰会;;内压和侧压作用下管道的屈曲分析[J];石油矿场机械;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 董绍华;;全球油气管道完整性技术与管理的最新进展与中国管道的对策[A];2006年全国失效分析与安全生产高级研讨会论文集[C];2006年

2 姜子林;余建星;陈质枫;;地震作用下穿越管道的失效研究[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年

3 张伟伟;赵俊;聂振华;孙晋兰;马宏伟;;基于L(0,2)模态导波管道裂纹参数识别的实验研究[A];第十二届现代数学和力学会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 董盛厚;把管道放在最安全的位置上[N];石油管道报;2008年

2 记者 熊伊眉;俄将建管道向美运石油[N];新华每日电讯;2002年

3 张冬梅;管道公司为“全运会”安全保障改线[N];石油管道报;2011年

4 王新友 本报记者 刘俊平 孙兆光;管道立法迫在眉睫[N];中国石油报;2004年

5 本报实习记者 王肃宁;管道保护法：依法保护能源动脉的关键一步[N];中国石化报;2010年

6 本报记者 王海霞;北美管道争议或加速油砂转向[N];中国能源报;2012年

7 本报记者 杨雯;安全是管道设计第一法则[N];中国能源报;2010年

8 记者 顾虹 实习记者 魏枫;提升建设质量 打造精品管道[N];中国石油报;2013年

9 崔茉;南流管道“流”向何方[N];中国石油报;2008年

10 记者 王冬梅;中国石油延续管道建设第四次高峰[N];工人日报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 贾子光;基于光纤光栅应变箍的管道健康监测[D];大连理工大学;2015年

2 龙飞飞;水流作用下含裂纹悬空管道数值分析[D];大庆石油学院;2008年

3 伦冠德;海洋管道海上对接关键技术研究[D];中国石油大学（华东）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 武立伟;埋地管道极限悬空长度研究[D];西安石油大学;2015年

2 于硕鑫;管道声学一维与三维数值解比较及形状优化[D];大连理工大学;2015年

3 郝忠文;输水塑料管负压破坏因素研究[D];石河子大学;2016年

4 王蕴玉;埋地天然气管道液化环境下上浮反应研究[D];西南石油大学;2016年

5 刘金涛;管道横穿滑坡相互作用大尺度模型试验研究[D];成都理工大学;2012年

6 崔岳;滩海水域管道提吊受力分析与程序开发[D];天津大学;2007年

7 黄果;集束管道拖航安装的设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

8 蒋孝兵;穿越道路管道可靠性评估[D];西南石油学院;2003年

9 庞兆坤;考虑管道影响的铺管船及系泊系统动力响应研究[D];江苏科技大学;2012年

10 郑超;集束管道拖曳法下水设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

，

本文编号：946892