含環(huán)向裂紋管道在不均勻沉降時的承載裕量研究
發(fā)布時間：2021-01-14 07:27
埋地管道作為一種特殊的地下結(jié)構(gòu),已成為各國經(jīng)濟發(fā)展的命脈和人民日常生活的重要組成部分。由于管道處于多樣化地質(zhì)環(huán)境中,環(huán)境因素很容易導致管道發(fā)生變形破壞,土體沉降和滑坡就是導致管道破壞失效的主要因素。管道在運輸、鋪設和服役過程中又不可避免地存在各種缺陷,裂紋缺陷就是最常見缺陷之一。如果含環(huán)向裂紋的管道發(fā)生不均勻沉降,管道極易在裂紋位置發(fā)生泄漏失效。因此,研究含環(huán)向裂紋管道在不均勻沉降時的承載裕量具有重要意義。本文通過有限元模擬方法,對含不同深度環(huán)向裂紋管道的極限沉降量展開較為細致的研究,主要研究內(nèi)容如下:試驗方面,對20號鋼管進行單軸拉伸試驗,測試其力學性能,并通過文獻查閱,獲取20號鋼管的斷裂韌度JIC,為后文有限元模擬提供參數(shù)支持。通過靜水壓和彎矩組合加載方式,對含環(huán)向表面線切割裂紋的全尺寸管樣進行極限承載試驗,分析內(nèi)壓和彎矩對管樣裂紋的影響。結(jié)果表明:在內(nèi)壓和彎矩作用下,裂紋兩端軸向應變均隨內(nèi)壓和彎矩增大而增大。裂紋兩側(cè)軸向應變?yōu)樨搼?并隨內(nèi)壓和彎矩的增大呈負增長趨勢。有限元仿真方面,建立含三維表面裂紋的平板模型,計算裂紋尖端的J積分值,通過將模擬結(jié)果與Ne...
【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
裂紋基本類型
西南交通大學碩士研究生學位論文 模型模型將管道與土體間的相互作用看作是管道與三個定向的非線用：軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧。這三個擬管道軸向管土之間的摩擦力，水平方向土體對管道的水平約管道的支撐力和土壓力[49]�；谕翉椈傻墓芡料嗷プ饔媚Ｐ腿缰�，由于土體屬于顆粒狀散體，土體具有只受壓，不受拉和彎。因此在土彈簧模型中，土彈簧也必須模擬土體特性。
(a) 管道軸向土彈簧 (b) 水平方向土彈簧 (c) 垂直方向土彈簧圖 2-3 三個方向土彈簧理想彈塑性曲線該曲線只需要土體屈服應力和最大彈性變形量兩個參數(shù)。圖中ut 、up 和uq 分別為管道軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧的屈服應力。uX 、uZ 和uY 分別為三個方向土彈簧的最大彈性變量。根據(jù)美國《Guidelines for the Seismic Design ofOil and Gas Pipeline System》,以下給出土彈簧三個方向的屈服應力和最大彈性變形的計算公式和取值范圍。①管道軸向土彈簧管道軸向土彈簧主要模擬管土間的摩擦力作用，軸向土體彈簧參數(shù)主要由管溝回填土土質(zhì)決定。砂土：0(1 ) tan( )2ut D H k f （2-9）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于頻譜分析的地震帶輸氣管道應力分析方法[J]. 吳曉南,盧泓方,黃坤,湯曉勇,吳世娟,諶貴宇,傅賀平. 天然氣工業(yè). 2014(05)
[2]天然氣埋地管道沉降的有限元分析[J]. 李新慧. 巖土工程學報. 2013(S1)
[3]滑坡作用下的埋地管道強度失效分析[J]. 李華,徐震,楊永和,陳小輝,陳旭. 化工設備與管道. 2012(06)
[4]我國油氣管道建設現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李影,李國義,馬文鑫. 中國西部科技. 2009(14)
[5]利用故障樹分析城市燃氣管網(wǎng)事故的誘因[J]. 于培林,姚安林,劉曉艷,劉艷華. 內(nèi)蒙古石油化工. 2007(08)
[6]管道與土的相互作用[J]. 郝婷玥,陳貴清. 水利科技與經(jīng)濟. 2007(04)
[7]鄰近建筑荷載對地下管線的影響分析[J]. 李鏡培,丁士君. 同濟大學學報(自然科學版). 2004(12)
[8]ANSYS軟件在分析地下埋管工程中的應用[J]. 龔愛民,傅蜀燕,黃海燕. 安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版). 2004(05)
[9]世界油氣管道現(xiàn)狀[J]. 王疆戈. 中國石化. 2004(07)
[10]天然氣長輸管線彈性沉降的理論研究與應用[J]. 趙瑞保,李金陸. 煤氣與熱力. 2000(05)
碩士論文
[1]油氣管道環(huán)向表面裂紋玻璃纖維增強復合材料修復補強研究[D]. 王凱一.西南交通大學 2017
[2]不均勻沉降下埋地管道力學性能數(shù)值分析[D]. 李冬冬.華北理工大學 2016
[3]A原油管道建設項目后評估[D]. 劉蕊.寧夏大學 2015
[4]基于SBASInSAR的西安地表沉降監(jiān)測[D]. 羅鋮.長安大學 2012
[5]含缺陷管道力學行為分析[D]. 李莉.西安石油大學 2011
[6]含周向內(nèi)表面裂紋核電管道J積分計算及失效評定曲線方法研究[D]. 張靜.華東理工大學 2011
本文編號：2976489
【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
裂紋基本類型
西南交通大學碩士研究生學位論文 模型模型將管道與土體間的相互作用看作是管道與三個定向的非線用：軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧。這三個擬管道軸向管土之間的摩擦力，水平方向土體對管道的水平約管道的支撐力和土壓力[49]�；谕翉椈傻墓芡料嗷プ饔媚Ｐ腿缰�，由于土體屬于顆粒狀散體，土體具有只受壓，不受拉和彎。因此在土彈簧模型中，土彈簧也必須模擬土體特性。
(a) 管道軸向土彈簧 (b) 水平方向土彈簧 (c) 垂直方向土彈簧圖 2-3 三個方向土彈簧理想彈塑性曲線該曲線只需要土體屈服應力和最大彈性變形量兩個參數(shù)。圖中ut 、up 和uq 分別為管道軸向土彈簧、水平橫向土彈簧和垂直方向土彈簧的屈服應力。uX 、uZ 和uY 分別為三個方向土彈簧的最大彈性變量。根據(jù)美國《Guidelines for the Seismic Design ofOil and Gas Pipeline System》,以下給出土彈簧三個方向的屈服應力和最大彈性變形的計算公式和取值范圍。①管道軸向土彈簧管道軸向土彈簧主要模擬管土間的摩擦力作用，軸向土體彈簧參數(shù)主要由管溝回填土土質(zhì)決定。砂土：0(1 ) tan( )2ut D H k f （2-9）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于頻譜分析的地震帶輸氣管道應力分析方法[J]. 吳曉南,盧泓方,黃坤,湯曉勇,吳世娟,諶貴宇,傅賀平. 天然氣工業(yè). 2014(05)
[2]天然氣埋地管道沉降的有限元分析[J]. 李新慧. 巖土工程學報. 2013(S1)
[3]滑坡作用下的埋地管道強度失效分析[J]. 李華,徐震,楊永和,陳小輝,陳旭. 化工設備與管道. 2012(06)
[4]我國油氣管道建設現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李影,李國義,馬文鑫. 中國西部科技. 2009(14)
[5]利用故障樹分析城市燃氣管網(wǎng)事故的誘因[J]. 于培林,姚安林,劉曉艷,劉艷華. 內(nèi)蒙古石油化工. 2007(08)
[6]管道與土的相互作用[J]. 郝婷玥,陳貴清. 水利科技與經(jīng)濟. 2007(04)
[7]鄰近建筑荷載對地下管線的影響分析[J]. 李鏡培,丁士君. 同濟大學學報(自然科學版). 2004(12)
[8]ANSYS軟件在分析地下埋管工程中的應用[J]. 龔愛民,傅蜀燕,黃海燕. 安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版). 2004(05)
[9]世界油氣管道現(xiàn)狀[J]. 王疆戈. 中國石化. 2004(07)
[10]天然氣長輸管線彈性沉降的理論研究與應用[J]. 趙瑞保,李金陸. 煤氣與熱力. 2000(05)
碩士論文
[1]油氣管道環(huán)向表面裂紋玻璃纖維增強復合材料修復補強研究[D]. 王凱一.西南交通大學 2017
[2]不均勻沉降下埋地管道力學性能數(shù)值分析[D]. 李冬冬.華北理工大學 2016
[3]A原油管道建設項目后評估[D]. 劉蕊.寧夏大學 2015
[4]基于SBASInSAR的西安地表沉降監(jiān)測[D]. 羅鋮.長安大學 2012
[5]含缺陷管道力學行為分析[D]. 李莉.西安石油大學 2011
[6]含周向內(nèi)表面裂紋核電管道J積分計算及失效評定曲線方法研究[D]. 張靜.華東理工大學 2011
本文編號：2976489
本文鏈接：http://lk138.cn/kejilunwen/lxlw/2976489.html
最近更新
教材專著
