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5、埋地油气管线抗冲击与大型储液罐可靠性研究

 (联系人:邓学晶,13210803321dengxuejing@gmail.com)

(1)冲击荷载作用下埋地管线的安全性评价

石油天然气长输送管道经过复杂地质条件时,多沿山体坡脚埋设,在降雨、地振动等因素扰动下山坡上的危岩、松动石块容易滚落,引起高速崩滑岩体冲击埋地管道的灾害。另外,新建工程强夯施工时,亦需考虑冲击荷载对原有埋地管线进行安全性评估。

采用基于动态松弛离散单元方法的3DEC软件,对该类复杂非线性接触问题进行详细数值模拟,考察了影响管道表面土压力和管道变形的主要因素,结合工程,提出了具体管道施工设计参数。

                                                       管道表面特征点最大土压应力沿纵向分布

                                                            管道表面特征点的冲击应力变化

  

(2)考虑结构与基础共同作用的大型储液罐可靠性分析

采用Flac3D商用软件对大型储液罐的充水试验进行数值模拟。研究表明:采用内、外环梁基础在控制地基不均匀沉降方面表现出不同的性能。(1)储油罐环梁基础的型式对地基沉降分布和最大沉降量的影响不明显;(2)外环梁在控制由地基不均匀沉降引起的储油罐整体倾斜方面更具优势;(3)地基不均匀沉降是影响环梁拉力的主要因素,相同条件下采用外环梁的环向拉力要大于内环梁;(4)随着储油罐直径增大,环梁环向拉力略有增大,但环向拉力与油罐直径并不存在正比关系。

对罐、基础和地基土层进行了非线性相互作用分析,研究表明,(1)水平地震作用下,环梁环向拉力在静荷载引起拉力的基础上累积增加;(2)垫层材料对环梁环向拉力的影响较大,采用灰土石垫层时,环梁环向拉力比采用素土垫层小18.3%;(3)与数值计算结果相比,按规范公式计算静荷载作用下基础环梁的最大环向拉力偏大42%


 土层不均匀沉降引起储罐变形情况                 试水与地震引起的基础环梁环向拉力