滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法技术

一种滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，步骤包括应用Ramberg

【技术实现步骤摘要】
滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法


[0001]本专利技术涉及管道应力分析
，具体涉及一种滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法。

技术介绍

[0002]由于我国地形复杂，油气管道不可避免地会穿过地质灾害区，这使得油气管道存在着极大的潜在安全危险。其中，管道滑坡占管道地质灾害的比例超过了70％，滑坡灾害是所有地质灾害中对油气管道安全影响最大的。滑坡的发生会对油气管道安全运行产生较大威胁，一旦作用于油气管道上的最大附加应力超过了油气管道的许用应力，将使油气管道产生过量的位移或变形，甚至导致油气管道断裂而造成泄露，严重危及到油气管道的安全。因此，分析滑坡作用下的管道应力，确保油气管道处于安全水平以有效避免事故发生，已成为本领域刻不容缓的研究课题之一。
[0003]要分析滑坡作用下的管道应力，确定油气管道安全状态，及时预警并提出合理的措施，就必须深入认识和理解滑坡的运动变形特点和管土(管道与土壤)之间的相互作用关系，而实际滑坡段管道的受力情况会受多种因素包括管道埋深、管道内压、滑坡段宽度及滑坡位移等的影响，而目前所使用的解析法很难将管土之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，其特征在于，步骤包括：建立管道本构模型：其中，ε为管道应变，σ为管道所受应力，其单位为MPa，E为管道的弹性模量，其单位为MPa，σ
s
为管道的屈服强度，其单位为MPa，α为管道的屈服偏移量，n为管道的硬化指数；建立管道模型：将管道本构模型及管道的弹性模量E、管道的屈服强度σ
s
、管道的屈服偏移量α、管道的硬化指数n、管道的泊松比以及管道所受应力σ及其对应的管道应变ε的值赋予用于力学应力应变分析的有限元软件中的管单元以建立管道模型；确定土壤的物理力学指标：根据土壤的类型以确定土壤的物理力学指标；计算埋地管道的管土相互作用参数：对埋地管道定义三个土弹簧以分别模拟埋地管道所受的水平方向的土压力、轴向的土摩擦力及垂直方向的土压力，并且结合土壤的物理力学指标以及埋地管道的外直径和埋设深度以分别计算埋地管道水平方向的极限抗力与屈服位移、轴向的极限抗力与屈服位移以及垂直方向的极限抗力与屈服位移；建立土弹簧模型：将埋地管道的外直径和埋设深度以及埋地管道水平方向的极限抗力与屈服位移、轴向的极限抗力与屈服位移及垂直方向的极限抗力与屈服位移赋予用于力学应力应变分析的有限元软件中的土弹簧单元以建立埋地管道水平方向、轴向及垂直方向的土弹簧；建立滑坡作用下埋地管道应力分析有限元模型：在应用用于力学应力应变分析的有限元软件的管单元建立管道模型的基础上，于所述管单元设定管道单元的长度、埋地管道的非滑坡段宽度及滑坡段宽度，并且于每个管道单元的节点处设定连接所述土弹簧单元所建立的埋地管道水平方向、轴向及垂直方向的土弹簧；模拟滑坡作用下埋地管道所受应力：应用所述管单元对埋地管道端部进行六个自由度的约束，设定埋地管道的运行内压，并对埋地管道滑坡段所连接的由所述土弹簧单元建立的水平方向、轴向及垂直方向的土弹簧施加水平方向、轴向及垂直方向中的至少一个方向的位移载荷，以获得滑坡作用下埋地管道的应力分布及最大应力；滑坡作用下埋地管道应力敏感性分析：基于滑坡作用下埋地管道应力分析有限元模型，分别改变埋地管道的埋设深度、运行内压、滑坡段宽度及滑坡段所受水平方向、轴向或垂直方向的位移载荷中的至少一个参数值，以获得滑坡作用下不同因素对埋地管道的应力分布的影响以及最大应力。2.根据权利要求1所述的滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，其特征在于，管道的弹性模量E、管道的泊松比、管道的屈服强度σ
s
、管道的屈服偏移量α及管道的硬化指数n的取值是通过对埋地管道的钢材进行取样，并对取样的钢材进行轴向拉伸试验而取得。3.根据权利要求1所述的滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，其特征在于，管道的弹性模量E、管道的泊松比、管道的屈服强度σ
s
、管道的屈服偏移量α及管道的硬化指数n的取值是通过《GB/T 50470油气输送管道线路工程抗震技术规范》中不同钢级所对应的Ramb erg
‑
Osgood模型的参数值而取得。4.根据权利要求1所述的滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，其特征在于，所述土
壤的物理力学指标是通过土力学测试方法获得，所述土壤的物理力学指标包括土壤的粘聚力、总容重、有效容重及管土摩擦角。5.根据权利要求1所述的滑坡作用下管道应力敏感性的分析方法，其特征在于：埋地管道轴向的极限抗力：其中，D为埋地管道的外直径，其单位为m，c为土壤的粘聚力，其单位为Pa，H为埋地管道的埋设深度，其单位为m，为土壤的有效容重，其单位为N/m3，β为粘滞系数，其单位为kPa/100，δ为管土摩擦角，δ＝fφ，φ为土壤内摩擦角，f为摩擦系数且f＝0.6，K0为土压系数，K0＝1
‑
sin(φπ/180)；埋地管道水平方向的极限抗力：其中，N
ch
为硬粘土或松粘土...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志强，余志，彭连林，苏文斌，边缘海，李雨恒，李大勇，马强，李枢一，孟维健，
申请(专利权)人：国家管网集团河北建投天然气有限公司，
类型：发明
国别省市：