國內外埋地管道震害研究現狀

2021-02-23 建築技術雜誌社

1.理論研究

1985年,王汝梁在Newmark和Kennedy

的假設基礎上做出改進,提出採用局部大撓度梁模型來分析跨斷層的地下管線。此修改考慮了彎曲剛度造成的影響,使得出的變形和內力更加合理可靠。

1999年,趙林等對鋼管道進行靜力和動力振動臺兩種模擬試驗, 採用簡化梁式模型,解析穿越斷層管道的變形、強度等其他力學性能,得出管–土摩阻力與管周土壓力及管土間摩擦係數有關。

王位升等利用實際測量手段測定埋地管–土壓力,給出了豎向土壓力作用下的理論計算經驗係數,並對Marston-Spangler理論進行修正。管–土摩阻力相關理論公式對管周土壓力進行了相關簡化,在一定程度上反映管土間摩阻力情況,相關理論公式已應用於實際工程。

2.試驗研究

我國城市供水管網主要利用鑄鐵管(剛性接口)和球墨鑄鐵管(橡膠圈柔性接口),直徑為150~600 mm佔管道總使用量的

65%~70%,大直徑柔性接頭的預應力管、鋼筋混凝土管、石棉水泥管及鋼管主要是用於主幹管道。

1984年北京市政工程研究所分別對以下接口形式進行抗拉和彎曲試驗:(1)承插式普通鑄鐵管油麻水泥剛性接口,接口填料為石棉∶水泥=3∶7,水∶石棉灰=1∶100;(2)插入式熱態球管膠圈柔口,其膠圈接口形式為唇形;(3)球墨鑄鐵膠圈柔口,膠圈接口為複合形;(4)自應力混凝土管橡膠柔口,膠圈為圓形。試驗均在0.46 MPa工作水壓力下,確定管道初始破壞變形及最終破壞變形,並根據所測各階段的位移和漏水狀況確定允許變形範圍。

原建工部標準所組織過相關單位進行鑄鐵管道剛性接口的內部水壓試驗,目的是測試各類剛性接口的單位粘著力及其安全位移值。分析試驗原始記錄可知試驗未進行到破壞階段,一般在以下幾種條件下即終止試驗:(1)升壓至管子出廠驗壓就停止升壓;(2)試驗設備故障;(3)接口填料產生異響(即填料發生開裂卻未漏水)。因此,該位移值並未達到允許位移的極限,GB 50032—2003《室外給水排水和煤氣熱力工程抗震設計規範》採用了這些試驗的下限值,並結合特定的安全係數,用此定義管道接口允許位移值。

韓陽根據國內管道的地震災害破壞特徵和管道接口地震試驗數據,將地震波作用下管道的界面破壞定義為主要破壞模式,界定了3種破壞模式,考慮地震響應及其抵抗變形能力的隨機性,建立埋地管線地震損傷預測的概率模型,給出了管道允許的位移值。該方法及相關參數已應用於較多工程。

焦國良等對膠圈石棉砂漿、油麻石棉砂漿、油麻自應力水泥砂漿3種接口的鑄鐵管進行了軸向拉伸試驗。管道直徑為150 mm,利用恆壓水泵,使管道內的水壓保持在0.7 MPa,軸向拉力由千斤頂施加。試驗結果表明,接口剛性填料破壞前,荷載–位移基本是線性關係曲線,此時接頭處於彈性階段。當外部載荷達到開裂損傷值時,接口出現微滲透,載荷–位移曲線顯示出約1.0 mm的流動幅度,隨著位移的增加,漏水量開始增加,負荷逐漸減小。當位移增加到約10 mm時,負荷再次上升,達到填料破壞的拉力,外部負載達到最大值後,負載值減少較快,說明接口完全被破壞。分析結果得出接口彈性階段的極限位移約為0.25~0.45 mm,油麻石棉砂漿、油麻自應力水泥砂漿接口嚴重洩漏的位移極限約為1 mm,膠圈石棉砂漿接口嚴重洩漏的位移極限可超過50 mm。

楊林等對鑄鐵管承插式柔性接口進行了拉伸及彎曲試驗,發現嵌入式接口被拉出之後,縫製的材料會產生圓周裂縫,對於灰口,管道環向在承口3~5 mm位置處產生450°夾角開裂,表明填縫材料受到側面張力是引起的兩側剪切(傾斜)損壞的原因。

1992年,在北京西郊對1420×12,630×9,426×8,219×5埋地鋼管進行2次人工模擬地震波試驗。利用可控高壓氣體連續脈衝,通過已鑽孔的地下橡膠套管來引發地面振動,以此模擬地震波。將加速度計安裝在沿管道軸向不同區域的相應地面上,記錄在產生人造地震波時垂直方向、軸向、環向加速度,利用電阻應變計測量衝擊過程中管道的軸向應變值,並採集試驗現場土樣進行剪切模量等土性試驗。

2006年瀋陽建築大學周靜海等對地下UPVC供水管線柔性接口抗拉強度試驗進行了研究。通過控制位移的加載方式試驗,確定管線接口軸向拉力和接口位移的關係曲線。結論得出在地震波作用下,地下UPVC供水管線管徑越大,震害率越低。與不注水的UPVC供水管線相比,注水UPVC 供水管線接口的抗拉強度較強。2007年周靜海等對球墨鑄鐵管柔性接口進行了有水和無水狀態下的抗拉試驗研究。分析出柔性接口抗拉拔即抗震的影響因素,確定抗震性能。結論得出:球墨鑄鐵管線接口抗震性能與管徑有關,接口抗震性能隨著管徑增大而增加。管道內有無水壓對球墨鑄鐵管道接口抗震性能所影響,有水壓的接口抗震性能比無水壓好。

朱治齊,張陳蓉等利用平面尺寸為1.5 m×1 m的模型箱,設定土樣深度為0.7 m,地基土為中密幹砂,分析了隧道開挖和地面堆載兩種荷載各自作用下,直徑0.5 m,厚度0.04 m的PVC材料管–土相互作用的區別、接頭剛度對管道縱向響應的影響和隧道開挖下的管–土分離現象,分析出隧道開挖會引起管線周圍的土體壓縮模量下降,而地面堆載則會引起土體壓縮模量相對增大。非連續接頭管線通過增大轉角及變形來降低最大彎矩值。

楊成武通過向管內注入壓縮空氣和改變管頂以上的填覆土厚度,建立了多種荷載條件下和場地沉陷作用下埋地聚乙烯管反應的試驗模型,得出土體荷載與工作內壓耦合作用下,埋地聚乙烯管的最大應變位置為管頂,管道左右兩側的應變次之,應變最小的區域為管底;埋土厚度在50~100 cm範圍改變時,覆土厚度改變對埋地聚乙烯管最大應變值變化影響較小。

相關焦點

  • 腐蝕現狀與解決理論研究進展
    腐蝕現狀與解決理論研究進展        隨著基礎設施現代化進程的不斷推進,和石油天然氣工業的騰飛,金屬管道已經不再只是我國工業的輸血管更是人民安居樂業的補給線。眾所周知,不管是水循環管道,戰略能源運輸管道還是普通的民用燃氣管道,隨著時間的流逝,管道的腐蝕也日益加劇,特別是埋地管道,那更是腐蝕的重災區。
  • 【生命線杯】——PE管道示蹤線安裝設計與檢測評估
    >摘  要:埋地PE管道示蹤線安裝是管道管理的重要內容。(DN300以下)、基本不存在腐蝕洩漏問題、對輸送物質汙染小等優點,近年來在城市埋地管網建議中被廣泛應用。由於PE管材所具有的獨特技術性能和其它管材無法比擬的安裝方式,該種材料被全國燃氣行業廣泛應用於城市燃氣領域中,成為替代城市燃氣埋地鋼管、鑄鐵管道的最理想材料,特別是輸送燃氣和自來水管道應用最多,目前市政小口徑埋地管道大有取代鋼質管道與球墨鑄鐵管道的趨勢,圖2是英國1975~2005年管道材料的變化發展趨勢。圖3是2006年英國管道材料的結構各佔百分比比較圖。
  • Tetris Challenge#管道人「開箱照」
    首先出場是油氣管道應急搶險方隊負責西氣東輸寧夏段中衛、海原、彭陽三座壓氣站和甘塘、馬蓮湖兩座分輸站,共五座站場、33座閥室的設備維修保養任務,同時負責西氣東輸一、二、三線、中靖聯絡線共計838.5公裡管道的應急搶險任務,今年被寧夏回族自治區應急廳納入全區應急搶險體系中,授予「油氣管道應急搶險一大隊」。
  • 圖文學習室內給水管、管件安裝及消火栓管道安裝
    穿越地下室外牆或地下構築物牆壁處應加防水套管,給水立管通過樓板時套管應高出地面20~50mm ,住宅內廚房間、衛生間給水立管穿樓板、牆面一般可不設置套管,立管根部與土建配合做出20~50mm水泥臺度防止管根積水。如果設計要求加設鋼管套管,其套管高出地面50mm規格比管道大兩號,並填塞密封膏封閉嚴密。
  • 管道的各類連接方式!啥也不認識也讓你都學會!
    ,且不同系統、不同管道、不同管徑連接形式不同,有些連接形式對於未接觸過管道安裝的學員來說很難理解,這裡我們把管道的各種連接形式進行講解。1、《消防給水及消火栓系統技術規範》8.2.5埋地管道當系統工作壓力不大於1.20MPa時,宜採用球墨鑄鐵管或鋼絲網骨架塑料複合管給水管道;當系統工作壓力大於1.20MPa小於1.60MPa時,宜採用鋼絲網骨架塑料複合管、加厚鋼管和無縫鋼管;當系統工作壓力大於1.60MPa時,宜採用無縫鋼管。
  • 彈簧成形模具現狀及發展方向研究
    張樹麗,王德成,程鵬,邵晨曦.彈簧成形模具現狀及發展方向研究[J].工具技術,2021,55(7):11-15.因此,研究彈簧生產製造的學者不多,其研究方向也大多集中在線材成形及回彈等方面;關於成形模具的研究較少,僅在少量文獻中被提及。針對目前對彈簧成形模具的研究還處於探索階段的現狀,通過文獻閱讀與實地調研的方式,對彈簧成形模具進行概述,分析其在使用過程中存在的問題,同時對其發展方向進行展望,為彈簧成形模具的進一步研究奠定基礎。
  • 2021年中國嵌入式軟體市場分析報告-市場競爭現狀與投資前景研究
    《2021年中國嵌入式軟體市場分析報告-市場競爭現狀與投資前景研究》涵蓋行業最新數據,市場熱點,政策規劃,競爭情報,市場前景預測,投資策略等內容。更輔以大量直觀的圖表幫助本行業企業準確把握行業發展態勢、市場商機動向、正確制定企業競爭戰略和投資策略。
  • 國內外超燃衝壓發動機研製及技術發展現狀
    而超燃衝壓發動機因結構簡單,應用速度範圍廣泛,也是馬赫數>8時唯一可用的吸氣式動力裝置,因此,成為世界各軍事大國的研究熱點。下面介紹全球重點國家及地區在超燃衝壓發動機研製歷程及現狀。美國美國超燃衝壓發動機研發工作起步早,50多年的研究中取得許多重要成果,處於世界領先地位。
  • 託卡馬克研究的現狀及發展
    同時,再配合獨自進行的必要的基礎研究、聚變反應堆材料研究、聚變堆某些必要技術的研究等,則有可能在較短時間內,用較小投資使所在國的核聚變能源研究在整體上進入世界前沿,為各國自主開展核聚變示範電站的研發奠定基礎,確保20或30年後,擁有獨立的設計、建造聚變示範堆的技術力量和獨立的聚變工業發展體系,聚變研究能力和水平與先進國家不相上下。這也是各參與方參加ITER計劃的最主要目標之一。
  • 空壓機維修現狀及對策研究
    本文就空壓機維修現狀及存在問題進行了分析,並提出了提高維修水平應採取的方法和對策。隨著空壓機設備日益向著高精度發展,空壓機設備的維修顯得日益重要,現階段空壓機維修中存在的種種問題日益凸顯,在使用空壓機的過程中,受到各種不良因素與條件的影響,不能適應基本建設事業和空壓機發展的需要。
  • 海底管道拖曳安裝方法
    2 海管拖曳方法2.1 浮拖法管道漂浮在水面,首部由首拖輪通過拖纜拖航,尾部用尾拖船通過拖纜控制管道在水中的搖擺。這種方法適用於海面平靜、風浪較小的海域,拖航速度較快,但波浪引起的管道疲勞損傷較大。2.2 水面下拖法此方法與浮拖法相似,只是為了避免波浪對管道的影響,利用浮筒將管道懸浮在距海面一定深度下。相對於浮拖法,此方法可使管道的運動和疲勞損傷都大大減小。
  • 流固耦合問題研究概述及幾類典型應用研究進展
    流固耦合問題研究現狀1903年Langley的單翼機首次有動力的飛行試驗時因機翼斷裂而墜入Potomac河中。10年後,Brewer的研究指出這一事故是一典型的氣動彈性靜扭轉發散問題。第一次世界大戰初期,Handley Page轟炸機的尾翼顫振墜毀導致TLanchester、Bairstow、Fage等進行了第一批有目的的氣動彈性顫振研究。
  • 人機互動:研究現狀概述
    引 言一直以來,互動都是困擾著優化利用電腦的一個問題。人類與計算機交互所使用的方法也由來已久。但探索仍在繼續,新的設計的技術系統日益更新升級,過去的幾十年中這一領域的研究一直快速增長著。在人機互動(HCI)領域中的成長不僅僅體現在互動質量的提高,在它的成長史中也開闢了不同的分支。
  • 美國管道系統標準體系ASTM、 ANSI 、ASME 和API
    美國管道系統標準體系ASTM、 ANSI 、ASME 和API
  • 運營商5G商業模式研究
    運營商5G商業模式研究[J]. 廣東通信技術, 2021, 40(7): 21-27.‍‍1   5G產業發展分析1.1   全球5G發展現狀2021年5月,全球133個國家/地區的443家運營商正在投資5G建設,其中42.4%的運營商在現網上推出符合3GPP標準的5G移動或FWA(Fixed Wireless Access)服務,128家設備商推出822款
  • 論文推薦 | 複雜海況無人艇集群控制技術研究現狀與發展
    無人艇集群的數據來源於多艇和多傳感器, 因此, 多源異構數據拼接重建是提升無人艇智能感知能力的重要研究內容。此外, 複雜海況下的多尺度弱目標識別研究也是無人艇集群執行後續跟蹤、防護和攻擊等海上任務的重要基礎。1.1.1  海洋環境及目標數據採集為更好地採集海洋場景數據, 國內外學者在無人艇設計和傳感器搭載方面取得了較大進展。
  • 高強度不鏽鋼的研究及發展現狀~
    本文系統地梳理了高強度不鏽鋼的研究及發展歷程,重點闡述了以析出強化和奧氏體韌化為代表的強韌化機理,及以氫致開裂和H原子擴散富集為主要因素的應力腐蝕及氫脆敏感性問題。為了提高上述服役性能,揭示其背後的影響因素及機理,國內外學者圍繞超高強度不鏽鋼的強韌化機理、應力腐蝕開裂以及氫脆行為進行了廣泛研究。      超高強度不鏽鋼的典型室溫組織包括:細小的板條馬氏體基體,適量的殘餘(或逆轉變)奧氏體以及彌散分布的沉澱強化相。板條狀馬氏體由於其自身的高位錯密度,具有很高的強度。亞穩殘餘(逆轉變)奧氏體可以緩解裂紋尖端的應力集中從而提高材料韌性。