洪水冲刷作用下悬空管道力学响应特性研究

长输管道常穿越河流湖泊等水文地域,在洪涝灾害频发地区,管道在洪水作用下可能发生弯曲折断等,从而造成严重事故。为研究在洪水作用下的管道力学行为,基于Morrison方程建立了洪水冲刷作用下的悬空管道数值模型,重点分析了典型影响因素对管道力学行为的影响。研究结果表明:管道悬空长度会明显影响管道的应力和轴向应变;悬空管道中部和端部均存在高应力区,但最大应力在管道端部,当悬空长度大于60 m,端部应力超过屈服极限;管道上下表面最大轴向应变都处于管道端部,且最大应变和最小应变关于管道中心近似呈中心对称;管道上表面受压,下表面受拉;管道应力和轴向应变随洪水速度和管道内压的增大而增大,随管道壁厚增大而减小。     

高落差埋地X80含腐蚀缺陷管道地震响应研究

由于我国西南地区山脉连绵,存在大量高落差埋地输气管道,并且随着服役年限延长也会出现不同程度的腐蚀。同时山区高落差埋地含腐蚀管道在地震作用下受力复杂,而目前难以通过实地监测或者在试验中完成其地震响应研究。为此,基于西南地区某一典型高落差埋地X80管道的实际工况,建立了地震作用下高落差埋地含腐蚀X80管道有限元模型,探讨了腐蚀深度、腐蚀宽度和腐蚀长度对高落差埋地含腐蚀管道地震动力响应的影响规律。研究结果表明：在地震波和内压的加载下,腐蚀深度的增加会使最大等效应力呈线性向上增加趋势,而内压和敷设角度会影响管道发生腐蚀后的初始应力值;最大等效应力随腐蚀长度的增大而增大,当敷设角度为60°时,腐蚀长度超过0.3D(D为管道外径)后,敷设角度对管道最大等效应力的影响超过了腐蚀长度;最大等效应力随腐蚀宽度的增大而减小;通过参数敏感性分析得出,腐蚀深度对地震作用下高落差埋地管道最大等效应力影响最大(占比为0.71),其次为腐蚀长度(占比为0.27),腐蚀宽度影响最小(占比为0.02)。在天然气管道设计和施工阶段,应避免敷设角度大于45°,对于在役管段出现腐蚀处应重点监测其腐蚀深度。所得结论可为山区长输...     

随机时空地震载荷下长输埋地压力管道的响应分析

传统长输管道的抗震研究仅考虑随时间变化的一致地震激励,而客观上长输管道遭受的地震载荷是随时间和空间同时变化的四维时空激励。为此,从统计学的角度将其作为随机过程和随机场进行研究,考虑场地类型的影响,基于随机过程的随机地震功率谱模型——Clough-Penzien模型的正交展开和随机场的半理论半经验模型,建立了适合于实际工程的随机时空地震载荷的数学模型,进行多点激励下的管道响应分析,结合von-Mises第四强度理论进行埋地压力管道的应力分析,并以某长输埋地压力管道为例,进行了数值模拟与分析。研究结果表明:(1)对于长输管道而言,非一致地震激励下的响应大于一致激励下响应的影响;(2)四维时空地震场域的耦合响应可以基于地震数据和模型处理后再进行分析;(3)地震作用下长输管道的响应具有随机时空的特性。结论认为:长输埋地压力管道在遭受地震载荷时,科学合理的分析设计方式需要同时考虑时空效应的影响;所建立的随机时空地震载荷模型,对于长输管道抗震设计具有重要的参考价值。     

地震波动下悬空管道的动力响应分析

在分析管道振动原因和控制指标的基础上,采用ABAQUS有限元软件对悬空管道进行了模态分析,并以模态分析为基础,采取谱分析方法对悬空管道进行了动力响应分析。以兰成渝兰州段某段悬空管道为对象,分析了7级和8级罕见地震作用下管道的最大应力和位移。分析结果表明,8级地震作用下管道的最大应力和位移为7级地震的2.2倍,不同烈度下管道的横向位移和应力响应要远远大于轴向位移和应力响应;对于大多数悬空管道,地震造成的影响较小,在工程安全判定中地震的影响作验证即可。最后就管道的不同部位,提出了几点防震措施。     

地震波动下悬空管道的动力响应分析

在分析管道振动原因和控制指标的基础上,采用ABAQUS有限元软件对悬空管道进行了模态分析,并以模态分析为基础,采取谱分析方法对悬空管道进行了动力响应分析。以兰成渝兰州段某段悬空管道为对象,分析了7级和8级罕见地震作用下管道的最大应力和位移。分析结果表明,8级地震作用下管道的最大应力和位移为7级地震的2.2倍,不同烈度下管道的横向位移和应力响应要远远大于轴向位移和应力响应;对于大多数悬空管道,地震造成的影响较小,在工程安全判定中地震的影响作验证即可。最后就管道的不同部位,提出了几点防震措施。     

冲击载荷作用下埋地长输管道动力响应研究

由于土体的离散性较大,所以从理论上求解埋地管道在冲击载荷作用下的动力响应比较困难,且目前国内外关于埋地长输管道的试验研究也比较缺乏。鉴于此,从试验测试和数值模拟两方面出发,通过制作土箱-管道缩尺模型,进行埋地管道的冲击载荷试验,分析了埋地管道振动加速度的传播规律和应力应变分布情况。研究结果表明:随着距振源距离的增加,管道竖向方向振动加速度逐渐减小;通过试验研究和有限元数值模拟,可以得到在冲击载荷作用下管道竖向方向的振动加速度沿水平方向传播的近似关系式;在冲击载荷作用下,随着冲击高度的增加,管道应变峰值逐渐增大,且管道中部区域应变峰值最大,管道上、下表面应变呈反对称,沿管道两端方向,管道应变峰值逐渐减小;冲击载荷作用下埋地管道动力响应的有限元模拟结果与试验结果很接近。研究结果可为复杂工况下埋地管道抗冲击设计规范的制订提供参考。     

埋地管道极限悬空长度计算

长输管道运行环境复杂,所经地区地质条件多变,外界各种载荷共同作用导致管道悬空,影响管道的安全运营。简要介绍了实际工程模拟计算中常用的悬空管道力学模型。基于埋地管道悬空这种失效形式,选择了最佳的力学简化模型,将理论计算的应力和应变值与ABAQUS有限元分析软件仿真计算的结果进行对照,得出该管材管道的极限悬空长度L=350 m,此时管道的应力取值为517.0 MPa,应变取值为0.61%。     

基于管内主动激励的管道悬空检测模拟分析

天然气管线悬空段的出现会对管线安全造成极大威胁。为了检测管线是否出现悬空段,基于ADAMS动力学分析软件,采用模态分析的方法,分析了基于管内主动激励下天然气管道悬空段与敷设段的动力响应特性,研究了激励参数及环境参数的变化对管道1阶共振频率的影响规律。研究结果表明:悬空段长度对管道的1阶共振频率有较大影响,悬空段长度越长,共振频率越低;随着悬空段长度的增加,共振频率逐渐减小,出现共振频率的平移现象,可通过振动频响函数图中的第1阶共振频率的改变来判断管道的悬空状况。所得结论有助于推动管道悬空内检测技术的发展。     

地震载荷作用下长输管线穿越断层应变设计

穿越活动断层的埋地钢质管道在位移载荷作用下易产生较大甚至过量变形,传统的基于应力的设计准则已经不再适用。针对这种情况,基于应变设计方法,利用有限元软件建立了不同穿越断层工况下的管-土耦合模型,研究了地震烈度、断层错距、管径、壁厚、埋深及土壤内摩擦角对穿越管道最大应变值的影响规律,以及各随机变量对管道安全可靠度的影响程度。研究结果表明,地震烈度是地震波作用下穿越断层埋地管道轴向应变最显著的影响因素,埋深和壁厚次之;当地震烈度为Ⅱ度、断层错距为0.7 m时,强震区穿越埋地管道轴向最大拉伸应变值为2.28%,超过了容许拉伸应变。研究成果可为地震载荷作用下穿越活动断层区的长输管道的可靠性设计提供依据。     

输油管道悬空管段应力计算

输油管道经常穿越特殊地段,管道有可能在洪水或地震等作用下产生悬空管段。悬空的管段在各种力的作用下可能会失效,严重时会出现断裂现象,给管道公司带来严重的损失。因此,有必要采取科学方法计算管道的应力,评估油气管道悬空管段的可靠性,制定措施,缓解事故后果的影响程度。在分析悬空管道受力模型和强度校核模型的基础上,计算并分析了某输油管道悬空管段的应力和可靠性,同时采用应力集中检测仪检测了该管段下游端50 m内的管道应力变化情况。结果表明,此悬空管段存在运行风险,清空管内存油有助于降低管道失效概率。对于浮管,水浮力缓解了管道的垂直方向受力情况,但增加了管道横向冲击力,会增加悬空管道的振动频率。应力集中检测仪现场测试数据表明：越靠近土壤端,悬空管道的应力值越大,该悬空管段的最危险点应该处于土壤区内。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。