含環(huán)向裂紋管道在不均勻沉降時(shí)的承載裕量研究
發(fā)布時(shí)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(jì)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(dǎo)致管道發(fā)生變形破壞,土體沉降和滑坡就是導(dǎo)致管道破壞失效的主要因素。管道在運(yùn)輸、鋪設(shè)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(shí)的承載裕量具有重要意義。本文通過有限元模擬方法,對(duì)含不同深度環(huán)向裂紋管道的極限沉降量展開較為細(xì)致的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:試驗(yàn)方面,對(duì)20號(hào)鋼管進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),測(cè)試其力學(xué)性能,并通過文獻(xiàn)查閱,獲取20號(hào)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(duì)含環(huán)向表面線切割裂紋的全尺寸管樣進(jìn)行極限承載試驗(yàn),分析內(nèi)壓和彎矩對(duì)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(yīng)變均隨內(nèi)壓和彎矩增大而增大。裂紋兩側(cè)軸向應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變,并隨內(nèi)壓和彎矩的增大呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。有限元仿真方面,建立含三維表面裂紋的平板模型,計(jì)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(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
裂紋基本類型
西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)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(gè)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(gè)擬管道軸向管土之間的摩擦力，水平方向土體對(duì)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(gè)方向土彈簧理想彈塑性曲線該曲線只需要土體屈服應(yīng)力和最大彈性變形量?jī)蓚�(gè)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(yīng)力。uX 、uZ 和uY 分別為三個(gè)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(gè)方向的屈服應(yīng)力和最大彈性變形的計(jì)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于頻譜分析的地震帶輸氣管道應(yīng)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(xué)報(bào). 2013(S1)
[3]滑坡作用下的埋地管道強(qiáng)度失效分析[J]. 李華,徐震,楊永和,陳小輝,陳旭. 化工設(shè)備與管道. 2012(06)
[4]我國油氣管道建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[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?xì)夤芫W(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(jì). 2007(04)
[7]鄰近建筑荷載對(duì)地下管線的影響分析[J]. 李鏡培,丁士君. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(12)
[8]ANSYS軟件在分析地下埋管工程中的應(yīng)用[J]. 龔愛民,傅蜀燕,黃海燕. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(zhǎng)輸管線彈性沉降的理論研究與應(yīng)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(qiáng)復(fù)合材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)研究[D]. 王凱一.西南交通大學(xué) 2017
[2]不均勻沉降下埋地管道力學(xué)性能數(shù)值分析[D]. 李冬冬.華北理工大學(xué) 2016
[3]A原油管道建設(shè)項(xiàng)目后評(píng)估[D]. 劉蕊.寧夏大學(xué) 2015
[4]基于SBASInSAR的西安地表沉降監(jiān)測(cè)[D]. 羅鋮.長(zhǎng)安大學(xué) 2012
[5]含缺陷管道力學(xué)行為分析[D]. 李莉.西安石油大學(xué) 2011
[6]含周向內(nèi)表面裂紋核電管道J積分計(jì)算及失效評(píng)定曲線方法研究[D]. 張靜.華東理工大學(xué) 2011
本文編號(hào)：2976489
【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
裂紋基本類型
西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)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(gè)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(gè)擬管道軸向管土之間的摩擦力，水平方向土體對(duì)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(gè)方向土彈簧理想彈塑性曲線該曲線只需要土體屈服應(yīng)力和最大彈性變形量?jī)蓚�(gè)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(yīng)力。uX 、uZ 和uY 分別為三個(gè)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(gè)方向的屈服應(yīng)力和最大彈性變形的計(jì)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于頻譜分析的地震帶輸氣管道應(yīng)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(xué)報(bào). 2013(S1)
[3]滑坡作用下的埋地管道強(qiáng)度失效分析[J]. 李華,徐震,楊永和,陳小輝,陳旭. 化工設(shè)備與管道. 2012(06)
[4]我國油氣管道建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[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?xì)夤芫W(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(jì). 2007(04)
[7]鄰近建筑荷載對(duì)地下管線的影響分析[J]. 李鏡培,丁士君. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(12)
[8]ANSYS軟件在分析地下埋管工程中的應(yīng)用[J]. 龔愛民,傅蜀燕,黃海燕. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(zhǎng)輸管線彈性沉降的理論研究與應(yīng)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(qiáng)復(fù)合材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)研究[D]. 王凱一.西南交通大學(xué) 2017
[2]不均勻沉降下埋地管道力學(xué)性能數(shù)值分析[D]. 李冬冬.華北理工大學(xué) 2016
[3]A原油管道建設(shè)項(xiàng)目后評(píng)估[D]. 劉蕊.寧夏大學(xué) 2015
[4]基于SBASInSAR的西安地表沉降監(jiān)測(cè)[D]. 羅鋮.長(zhǎng)安大學(xué) 2012
[5]含缺陷管道力學(xué)行為分析[D]. 李莉.西安石油大學(xué) 2011
[6]含周向內(nèi)表面裂紋核電管道J積分計(jì)算及失效評(píng)定曲線方法研究[D]. 張靜.華東理工大學(xué) 2011
本文編號(hào)：2976489
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