海底管道抗震的極限設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、進(jìn)行海底管道的抗震設(shè)計(jì)意義重大。因?yàn)闊o專業(yè)的海底管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，目前依照陸地管道規(guī)范進(jìn)行海管抗震校核時(shí)多次出現(xiàn)應(yīng)力計(jì)算值過大、管道結(jié)構(gòu)尺寸對地震應(yīng)力值影響甚微等問題，這些現(xiàn)象對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大困惑。本論文在詳細(xì)分析現(xiàn)用設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合海底管道的實(shí)際鋪設(shè)環(huán)境，進(jìn)行了理論分析和實(shí)例計(jì)算，得到如下結(jié)論： 基于約束管道土壤在彈性變形條件下的現(xiàn)用海底管道抗震設(shè)計(jì)方法不能滿足工程實(shí)際，無法解決海底管道的設(shè)計(jì)問題，通過理論分析和工

2、程實(shí)例，指出了其局限性，并提出了修正辦法。 通過理論分析給出了地震條件下管土之間約束狀態(tài)的判斷準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則下的工程實(shí)例計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在海底埋設(shè)環(huán)境下，約束管道的土壤進(jìn)入了塑性滑移狀態(tài)，超出了現(xiàn)用規(guī)范將管土之間假設(shè)為彈性約束狀態(tài)的使用范圍。所以，在地震條件下，海底管道的地震應(yīng)力計(jì)算必須依據(jù)本文提出的準(zhǔn)則首先判斷土壤和管道之間的約束是否在彈性范圍內(nèi)，超出彈性范圍就必須按土壤進(jìn)入塑性滑移狀態(tài)進(jìn)行極限地震應(yīng)力分析。 基于塑性滑移理論

3、的極限地震應(yīng)力計(jì)算法充分反映了地震過程中管土之間的相互作用和約束關(guān)系，通過理論分析和實(shí)例計(jì)算，揭示了管道幾何參數(shù)、埋設(shè)條件和土壤特性等環(huán)境因素對管道地震響應(yīng)的影響規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)方案修改、舊管道地震風(fēng)險(xiǎn)評估、剩余壽命預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)和有效的計(jì)算手段。 通過參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，管道壁厚對極限地震應(yīng)力值的影響明顯強(qiáng)于管道外徑的影響，在一定埋設(shè)深度范圍內(nèi)，埋設(shè)深度越大，管道的極限地震應(yīng)力越大。所以，增大管道壁厚和降低埋設(shè)深度是提高海底管道

4、抗震能力的有效途徑，這和長期積累的工程經(jīng)驗(yàn)是一致的。 給出了四種極限地震應(yīng)力法：單位長度摩擦力法、修正法、抗剪強(qiáng)度法和加權(quán)平均法，修正法考慮了埋設(shè)土壤塌落拱的影響，計(jì)算結(jié)果較小，但對于海底土壤，塌落拱系數(shù)需要工程數(shù)據(jù)的進(jìn)一步校正；抗剪強(qiáng)度法是以土的實(shí)際抗剪強(qiáng)度作為計(jì)算單位長度極限約束力的根據(jù)；單位長度摩擦力法既反映了海底管道地震條件下的極限應(yīng)力狀況，又因沒有考慮塌落拱的影響，保證了安全，推薦使用；加權(quán)平均法為工程人員在考慮不同的