压力管道培训：高压燃气管道抗震设计

1、高压燃气管道抗震设计高压燃气管道抗震设计 1 抗震标准规范 vGB 504702008 油气输送管道线路工程抗震技术规范油气输送管道线路工程抗震技术规范 vGB 183062001 中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图 vGB/T 177422008 中国地震烈度表中国地震烈度表 vGB 177412005 工程场地地震安全性评价工程场地地震安全性评价 vGB 505682010 油气田及管道岩土工程勘察规范油气田及管道岩土工程勘察规范 vGB 500112010 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 2 相关基础内容 v（1） 吉林省抗震设防烈度和设计基本地震加速度概况吉林省抗震设防烈度和设

2、计基本地震加速度概况 v抗震设防烈度为抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为度，设计基本地震加速度值为0.20g： v前郭尔罗斯，松原。前郭尔罗斯，松原。 v抗震设防烈度为抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为度，设计基本地震加速度值为0.15g：大安。：大安。 v抗震设防烈度为抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为度，设计基本地震加速度值为0.10g： v长春（长春（6个市辖区），吉林（除丰满外的个市辖区），吉林（除丰满外的3个市辖区），白城，个市辖区），白城， 乾安，舒兰，九台，永吉。乾安，舒兰，九台，永吉。 v抗震设防烈度为抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为度，设计基

3、本地震加速度值为0.05g： v四平（四平（2个市辖区），辽源（个市辖区），辽源（2个市辖区），镇赉，洮南，延个市辖区），镇赉，洮南，延 吉，汪清，图们，珲春，龙井，和龙，安图，蚊河，桦甸，吉，汪清，图们，珲春，龙井，和龙，安图，蚊河，桦甸， 梨树，磐石，东丰，辉南，梅河口，东辽，榆树，靖宇，抚梨树，磐石，东丰，辉南，梅河口，东辽，榆树，靖宇，抚 松，长岭，通榆，德惠，农安，伊通，公主岭，扶余，丰满。松，长岭，通榆，德惠，农安，伊通，公主岭，扶余，丰满。 2 相关基础内容 v（2） 地质年代简表地质年代简表 v表表1 地质年代简表地质年代简表 2 相关基础内容 v在表在表1中，全新世（中，全新

4、世（10000年前至现在）是最年轻的地质年年前至现在）是最年轻的地质年 代。这一时期形成的地层称为全新统，它覆盖于所有地层之代。这一时期形成的地层称为全新统，它覆盖于所有地层之 上。全新世是上。全新世是1850年年P. 热尔韦提出的，并被热尔韦提出的，并被1885年国际地年国际地 质大会正式通过。全新世时间短，沉积物厚度小，但分布范质大会正式通过。全新世时间短，沉积物厚度小，但分布范 围广。围广。 2 相关基础内容 v（3）地震波）地震波 v地震波按传播方式分为地震波按传播方式分为3种类型：纵波、横波和面波。种类型：纵波、横波和面波。 v纵波是推进波，在地壳中传播速度为纵波是推进波，在地壳中传

5、播速度为5.57.0 km/s，最先到，最先到 达震中，又称达震中，又称P波波(Pprimary,第一的第一的)，它使地面发生上，它使地面发生上 下振动，破坏性较弱。下振动，破坏性较弱。 v横波是剪切波，在地壳中的传播速度为横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.24.0 km/s，第，第 二个到达震中，又称二个到达震中，又称S波波(Ssecond,第二的第二的)，它使地面，它使地面 发生前后、左右抖动，破坏性较强。发生前后、左右抖动，破坏性较强。 v面波又称面波又称L波波(Llast,最后的最后的)，是由纵波与横波在地表相，是由纵波与横波在地表相 遇后激发产生的混合波。其波长大，振幅强，只能沿

6、地表面遇后激发产生的混合波。其波长大，振幅强，只能沿地表面 传播，是造成建筑物等强烈破坏的主要因素。传播，是造成建筑物等强烈破坏的主要因素。 3 剪切波速 v剪切波速是土层的性质参数之一。剪切波速指震动横波在剪切波速是土层的性质参数之一。剪切波速指震动横波在 土层内的传播速度，单位是土层内的传播速度，单位是m/s。 v对重要区段，采用测量法获取剪切波速。每段用于测量土对重要区段，采用测量法获取剪切波速。每段用于测量土 层剪切波速的钻孔数量不宜少于层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个，数据变化较大时可个，数据变化较大时可 适量增加。测量方法是通过人为激振的方法产生振动波，适量增加。测量方法是通过人为

7、激振的方法产生振动波， 在相隔一定距离处记录振动信号到达时间，以确定横波在在相隔一定距离处记录振动信号到达时间，以确定横波在 土层内的传播速度。一般有单孔法、跨孔法等，单孔法测土层内的传播速度。一般有单孔法、跨孔法等，单孔法测 量方法见图量方法见图1。 3 剪切波速 图1 单孔法测量剪切波速 3 剪切波速 v对一般区段，当无实测剪切波速时，可按照对一般区段，当无实测剪切波速时，可按照GB 50470 2008的表的表5.2.2由土的类型确定剪切波速范围，见表由土的类型确定剪切波速范围，见表2。由剪。由剪 切波速范围，结合土的具体性状，进而确定剪切波速。切波速范围，结合土的具体性状，进而确定剪切

8、波速。 v 表表2 土的类型划分和剪切波速范围土的类型划分和剪切波速范围 4 管道场地覆盖层厚度 v管道场地覆盖层厚度是确定等效剪切波速的基础参数。管道场地覆盖层厚度是确定等效剪切波速的基础参数。 v管道场地覆盖层厚度和管道场地土层的等效剪切波速决定了管道场地覆盖层厚度和管道场地土层的等效剪切波速决定了 管道的场地类别。管道的场地类别。 v按照按照GB 504702008，管道场地覆盖层厚度应符合下列规，管道场地覆盖层厚度应符合下列规 定：定： v（1） 一般情况下，应按地面至剪切波速一般情况下，应按地面至剪切波速500 m/s的土层的土层 顶面的距离确定。顶面的距离确定。 4 管道场地覆盖层

9、厚度 v（2） 当地面当地面5 m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切 波速波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速（该土层的倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速（该土层的 剪切波速）均不小于剪切波速）均不小于400m/s时，可按地面至该土层顶面时，可按地面至该土层顶面 的距离确定。的距离确定。 v例：对场地例：对场地1和场地和场地2，管道场地覆盖层厚度均为，管道场地覆盖层厚度均为7m。 v 地地 面面 地地 面面 v 场地场地1 场地场地2 4m厚厚, Vs= =80 m/s 3m厚厚, Vs= =300 m/s 6m厚厚, Vs= =530 m/s 4m4m厚

10、厚, , V Vs=80 m/ss=80 m/s 3m3m厚厚, , V Vs=100 m/ss=100 m/s 6m6m厚厚, , V Vs=420 m/ss=420 m/s 4 管道场地覆盖层厚度 v（3） 剪切波速剪切波速500 m/s的孤石、透镜体，应视同周围土的孤石、透镜体，应视同周围土 层。层。 v （透镜体：泛指形似透镜状分布的砂层或岩体。它中（透镜体：泛指形似透镜状分布的砂层或岩体。它中 间厚周边薄，且被非渗透岩层封闭，如有烃源条件，则可能间厚周边薄，且被非渗透岩层封闭，如有烃源条件，则可能 形成岩性油气藏。）形成岩性油气藏。） v（4） 土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度

11、应从覆盖土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖 土层中扣除。土层中扣除。 5 等效剪切波速 v管道场地土层的等效剪切波速和管道场地覆盖层厚度决定管道场地土层的等效剪切波速和管道场地覆盖层厚度决定 了场地类别。了场地类别。 v按照按照GB 504702008，管道场地土层的等效剪切波速应，管道场地土层的等效剪切波速应 按下列公式计算：按下列公式计算： 5 等效剪切波速 vVse=d/t vd=min覆盖层厚度，覆盖层厚度，20 m v式中式中 Vse场地土层的等效剪切波速，场地土层的等效剪切波速，m/s v d场地土层计算深度，场地土层计算深度，m v t剪切波在地面至计算深度之间的传播

12、时间，剪切波在地面至计算深度之间的传播时间，s v di场地土层计算深度范围内第场地土层计算深度范围内第i土层的厚度，土层的厚度，m v Vsi场地土层计算深度范围内第场地土层计算深度范围内第i土层的剪切波速，土层的剪切波速， m/s v n场地土层计算深度范围内土层的分层数场地土层计算深度范围内土层的分层数 v例：上述场地例：上述场地1的等效剪切波速为的等效剪切波速为117 m/s，场地，场地2的等效的等效 剪切波速为剪切波速为87.5m/s。 n i i i V d t 1 s 6 管道场地类别的确定 v管道的场地类别，应按照管道的场地类别，应按照GB 504702008的表的表5.2.5

13、，由，由 土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度确定，见表土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度确定，见表3。 v 表表3 各类管道场地覆盖层厚度（各类管道场地覆盖层厚度（m） 等效剪切波速（等效剪切波速（m/s） 场场 地地 类类 别别 类类类类类类IV类类 Vse5000 250Vse500555 140Vse25050 Vse14080 6 管道场地类别的确定 v将将GB 504702008 油气输送管道线路工程抗震技术规油气输送管道线路工程抗震技术规 范范的表的表5.2.5与与GB 183062001中国地震动参数区划中国地震动参数区划 图图的表的表C1相对照，得到相对照，得到GB 5047020

14、08的场地类别与的场地类别与 GB 183062001的场地类型的关系，见表的场地类型的关系，见表4。 v 表表4 GB 50470与与GB 18306场地类别（类型）划分对照场地类别（类型）划分对照 v例：上述场地例：上述场地1、场地、场地2均属于均属于GB 504702008中的中的类类 场地类别，对应场地类别，对应GB 183062001中的中硬场地类型。中的中硬场地类型。 标准编号标准编号场地类别（类型）划分场地类别（类型）划分 GB 504702008 类类 类类类类IV类类 GB 183062001坚硬坚硬中硬中硬中软中软软弱软弱 7 地震动反应谱特征周期 vGB 18306200

15、1中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图中，附录中，附录B 中国地震动反应谱特征周期区划图中国地震动反应谱特征周期区划图的场地条件为平坦稳的场地条件为平坦稳 定的一般（中硬）场地。管道抗震计算中，按下列步骤确定定的一般（中硬）场地。管道抗震计算中，按下列步骤确定 特征周期：特征周期： v（1） 在在中国地震动反应谱特征周期区划图中国地震动反应谱特征周期区划图中查得管道中查得管道 场地所处的特征周期分区场地所处的特征周期分区1区（特征周期为区（特征周期为0.35 s）、）、2 区（特征周期为区（特征周期为0.40 s）、）、3区（特征周期为区（特征周期为0.45 s）这三者）这三者 之一。之一

16、。 v（2） 按照按照GB 504702008，由土层等效剪切波速和场地，由土层等效剪切波速和场地 覆盖层厚度确定管道的场地类别。按表覆盖层厚度确定管道的场地类别。按表4查得查得GB 18306 2001中对应的场地类型。中对应的场地类型。 v（3） 由特征周期分区、场地类型，查由特征周期分区、场地类型，查GB 183062001的的 表表C1（中国地震动反应谱特征周期调整表），得到地震动（中国地震动反应谱特征周期调整表），得到地震动 反应谱特征周期。反应谱特征周期。 7 地震动反应谱特征周期 v表表C1 中国地震动反应谱特征周期调整表中国地震动反应谱特征周期调整表 v（自（自GB 18306

17、2001） 特征周期分特征周期分 区区 场场 地地 类类 型型 划划 分分 坚坚 硬硬中中 硬硬中中 软软软软 弱弱 1区区0.250.350.450.65 2区区0.300.400.550.75 3区区0.350.450.650.90 8 地震烈度 v中国按中国按12个烈度等级划分烈度表，它主要根据人的感觉、房个烈度等级划分烈度表，它主要根据人的感觉、房 屋震害、其他震害现象、水平向地震动参数划分的。屋震害、其他震害现象、水平向地震动参数划分的。 v地震烈度的现行国家标准是地震烈度的现行国家标准是GB/T 177422008中国地震中国地震 烈度表烈度表。 v根据根据GB/T 1774220

18、08的表的表1，选取和补充相关内容，形，选取和补充相关内容，形 成地震烈度分析表，见表成地震烈度分析表，见表5。 表5 地震烈度分析表 地震地震 烈度烈度 人的感觉人的感觉对比栏对比栏 水平向地震动参数水平向地震动参数 峰值加速度峰值加速度 （m2/s） 峰值速度峰值速度 （m/s） 无感无感 室内个别静止中的人有感觉室内个别静止中的人有感觉 内少数静止中的人有感觉内少数静止中的人有感觉 IV室内多数人、室外少数人有感觉，少数人梦中惊醒室内多数人、室外少数人有感觉，少数人梦中惊醒 V室内绝大多数、室外多数人有感觉，多数人梦中惊醒室内绝大多数、室外多数人有感觉，多数人梦中惊醒0.03g =0.2

19、94 m2/s 0.31 （0.220.44） 0.03 （0.020.04） 多数人站立不稳，少数人惊逃户外多数人站立不稳，少数人惊逃户外0.05g =0.49 m2/s 0.63 （0.450.89） 0.06 （0.050.09） 大多数人惊逃户外，骑自行车的人有感觉，行驶中的汽车驾乘人员有感觉大多数人惊逃户外，骑自行车的人有感觉，行驶中的汽车驾乘人员有感觉 0.1g =0.98 m2/s 0.15g =1.47 m2/s 1.25 （0.901.77） 0.13 （0.100.18） 多数人摇晃颠簸，行走困难多数人摇晃颠簸，行走困难 0.2g =1.96 m2/s 0.3g =2.94

20、 m2/s 2.50 （1.783.53） 0.25 （0.190.35） 行动的人摔倒行动的人摔倒0.4g =3.92 m2/s 5.00 （3.547.07） 0.50 （0.360.71） X骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔离原地，有抛起感骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔离原地，有抛起感 10.00 （7.0814.14） 1.00 （0.721.41） 注：表中给出的注：表中给出的“峰值加速度峰值加速度”和和“峰值速度峰值速度”是参考值，括弧内给出的是变动范围。是参考值，括弧内给出的是变动范围。 9 地震动参数 v地震动参数包括地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期、地震动

21、参数包括地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期、 地震动峰值速度等。地震动峰值速度等。 v地震动峰值加速度从地震动峰值加速度从GB 183062001的图的图A1（中国地震动（中国地震动 峰值加速度区划图）中查得。峰值加速度区划图）中查得。 v地震动反应谱特征周期查地震动反应谱特征周期查GB 183062001的图的图B1中国地中国地 震动反应谱特征周期区划图震动反应谱特征周期区划图，再结合管道场地类别（由土，再结合管道场地类别（由土 层等效剪切波速和场地覆盖层厚度确定），按层等效剪切波速和场地覆盖层厚度确定），按GB 18306 2001的表的表C1确定。确定。 v在抗震计算估算时，如果资料

22、不齐，水平向地震动峰值速度在抗震计算估算时，如果资料不齐，水平向地震动峰值速度 可暂按可暂按GB/T 177422008 中国地震烈度表中国地震烈度表的表的表1，基，基 于地震动峰值加速度取值。于地震动峰值加速度取值。 10 地震动峰值加速度a对抗震设计的影响 v（1） 当地震动峰值加速度当地震动峰值加速度a0.05g时，管道跨越工程应进时，管道跨越工程应进 行抗震设计（行抗震设计（a = 0.05g时可不进行地震作用计算）。时可不进行地震作用计算）。 v(2) 当地震动峰值加速度当地震动峰值加速度a0.10g时，大中型穿越管道应进时，大中型穿越管道应进 行抗拉伸和抗压缩校核，并对边坡、土堤等

23、进行抗震稳定性行抗拉伸和抗压缩校核，并对边坡、土堤等进行抗震稳定性 校核；工程勘察中，场地分布初步判定有可能液化土层时，校核；工程勘察中，场地分布初步判定有可能液化土层时， 应再进一步判别。应再进一步判别。 v(3) 当地震动峰值加速度当地震动峰值加速度a0.20g时，一般埋地管道应进行时，一般埋地管道应进行 抗拉伸和抗压缩校核；工程勘察中，对厚层软土分布区宜判抗拉伸和抗压缩校核；工程勘察中，对厚层软土分布区宜判 别软土震陷的可能性和估算震陷量，并应评价对管道的危害。别软土震陷的可能性和估算震陷量，并应评价对管道的危害。 10 地震动峰值加速度a对抗震设计的影响 v (4) 当地震动峰值加速度

24、当地震动峰值加速度a0.30g时，通过活动断层的管道时，通过活动断层的管道 应采用有限元方法进行抗震计算。应采用有限元方法进行抗震计算。 v(5) 管道跨越工程一般区段应按本地区的地震动参数等级进管道跨越工程一般区段应按本地区的地震动参数等级进 行抗震设计，大型管道跨越工程应按提高一个地震动参数等行抗震设计，大型管道跨越工程应按提高一个地震动参数等 级采取抗震措施，当场地地震动峰值加速度级采取抗震措施，当场地地震动峰值加速度a = 0.40g时，时， 可适当提高抗震措施。可适当提高抗震措施。 10 地震动峰值加速度a对抗震设计的影响 v(6) 在管道场地地震安全性评价中，当油气输送管道通过全在

25、管道场地地震安全性评价中，当油气输送管道通过全 新世活动断层或位于其附近时：新世活动断层或位于其附近时： v管道通过地震动峰值加速度为管道通过地震动峰值加速度为0.10g0.30g的地区，且管底的地区，且管底 至基岩土层厚度至基岩土层厚度60 m时，可不分析断层潜在地表断错的影时，可不分析断层潜在地表断错的影 响；响； v管道通过地震动峰值加速度管道通过地震动峰值加速度0.30g以上地区，且管底至基岩以上地区，且管底至基岩 土层厚度土层厚度90 m时，可不分析断层潜在地表断错的影响。时，可不分析断层潜在地表断错的影响。 11 土壤的性能参数 v当无实测数据时，各种土壤与管道的摩擦系数、内摩擦当

26、无实测数据时，各种土壤与管道的摩擦系数、内摩擦 角、密度可参见表角、密度可参见表6。 v 表表6 各种土壤与管道的摩擦系数、内摩擦角、密度各种土壤与管道的摩擦系数、内摩擦角、密度 土壤种类土壤种类摩擦系数摩擦系数内摩擦角内摩擦角密度密度/(kgm-3) 干的粉砂干的粉砂0.380.5715。 。 1600 干的细砂干的细砂0.6427。 。 1700 湿的细砂湿的细砂0.3230。 。 1500 含石灰质的干砂含石灰质的干砂0.3930。 。 1600 含石灰质的湿砂含石灰质的湿砂0.6335。 。 1500 干的粉质粘土干的粉质粘土0.4745。 。 1600 湿的粉质粘土湿的粉质粘土0.5

27、540。 。 1600 干的高岭土干的高岭土0.3330。 。 1600 湿的高岭土湿的高岭土0.4535。 。 1500 干的沙砾干的沙砾0.4630。 。 1700 湿的沙砾湿的沙砾0.4435。 。 1600 12 一般埋地管道抗震设计 v一般埋地管道抗震设计计算按照一般埋地管道抗震设计计算按照GB 504702008进行。进行。 拉伸应变为正值，压缩应变为负值。拉伸应变为正值，压缩应变为负值。 v12.1 国产钢材与国产钢材与API 5L钢材对应关系钢材对应关系 v国产钢材与国产钢材与API 5L钢材对应关系见表钢材对应关系见表7。 v 表表7 国产钢材与国产钢材与API 5L钢材对应

28、关系钢材对应关系 v例：例：X80指钢材的屈服极限为指钢材的屈服极限为80 klb/in2。1 klb/in2 =6.895 MPa，换算后圆整至，换算后圆整至5或或10 MPa。 APIABX42X46X52X56X60X70X80 GB/T 9711L210L245L290L320L360L390L415L485L555 12.2 应变校核公式 v地震作用下管道截面轴向的组合应变计算，应将地震动引起地震作用下管道截面轴向的组合应变计算，应将地震动引起 的管道最大轴向应变与操作条件下荷载（内压、温差）引起的管道最大轴向应变与操作条件下荷载（内压、温差）引起 的轴向应变进行组合，并应按下列公式

29、校核：的轴向应变进行组合，并应按下列公式校核： v当当max+0时：时： | max+ | cV v当当max+0时：时： max+ tV v式中式中 max地震动引起管道的最大轴向拉、压应变地震动引起管道的最大轴向拉、压应变 v 由于内压和温度变化产生的管道轴向应变由于内压和温度变化产生的管道轴向应变 v cV埋地管道抗震设计轴向容许压缩应变埋地管道抗震设计轴向容许压缩应变 v t V埋地管道抗震设计轴向容许拉伸应变埋地管道抗震设计轴向容许拉伸应变 12.3 轴向容许压缩应变cV v各等级钢材的容许压缩应变各等级钢材的容许压缩应变c V，应按下列公式取值：，应按下列公式取值： vX65及以下

30、钢级：及以下钢级： c V=0.35/D vX70和和X80钢级：钢级： c V=0.32/D v式中式中 管道壁厚，管道壁厚，m v D管道外径，管道外径，m 12.4 轴向容许拉伸应变tV v组焊管道材料的容许拉伸应变可按表组焊管道材料的容许拉伸应变可按表8选取。选取。 v表表8 组焊管道材料容许拉伸应变组焊管道材料容许拉伸应变 拉伸强度极限拉伸强度极限b b/MPa/MPa 容许拉伸应变容许拉伸应变 t V V b b5525521.0%1.0% 552552b b7937930.9%0.9% 793793b b8968960.8%0.8% 12.5 地震动引起的直管道最大轴向应变 v埋

31、地直管道在地震动作用下所产生的最大轴向应变，可按下埋地直管道在地震动作用下所产生的最大轴向应变，可按下 列公式计算，并应取较大值：列公式计算，并应取较大值： v式中式中 a设计地震动峰值加速度，设计地震动峰值加速度，m/s2 v Tg设计地震动反应谱特征周期，设计地震动反应谱特征周期，s v Vse场地土层等效剪切波速，场地土层等效剪切波速，m/s v v设计地震动峰值速度，设计地震动峰值速度，m/s se g max 4 V aT se max 2V v 12.6 内压和温度变化产生的管道轴向应变 v由于内压和温度变化产生的管道轴向应变由于内压和温度变化产生的管道轴向应变，输气管道按照输气管

32、道按照 GB 502512003输气管道工程设计规范输气管道工程设计规范计算。计算。 12.7 计算实例 v南方某市一段高压天然气管道抗震设计基础参数为：南方某市一段高压天然气管道抗震设计基础参数为： v管道沿线抗震设防烈度为管道沿线抗震设防烈度为8度，设计地震动峰值加速度度，设计地震动峰值加速度 a=0.2g。管道场地位于地震动反应谱特征周期分区。管道场地位于地震动反应谱特征周期分区3区，即区，即 中硬场地条件下特征周期为中硬场地条件下特征周期为0.45 s;设计地震动峰值速度为设计地震动峰值速度为 v=0.25 m/s。 v管道场地覆盖层厚度为管道场地覆盖层厚度为10 m，现场测得场地土层

33、等效剪切，现场测得场地土层等效剪切 波速波速Vse200 m/s。 v管道材质为管道材质为L360MB（相当于（相当于X52级），拉伸强度极限级），拉伸强度极限 b=460 MPa。钢材线膨胀系数。钢材线膨胀系数1.210-5 K-1，弹性模，弹性模 量量E=2.05105 MPa，泊松比，泊松比=0.3。 v高压天然气管道设计压力高压天然气管道设计压力p4.0 MPa。管道安装闭合时的。管道安装闭合时的 大气温度大气温度t15 ，管道内输送介质的温度，管道内输送介质的温度t2=20 。管道。管道 规格初步确定为规格初步确定为50811.9。 v请进行抗震设计计算。请进行抗震设计计算。 12.

34、7 计算实例 v经查表和计算，容许拉伸应变经查表和计算，容许拉伸应变 tV=1%，容许压缩应变，容许压缩应变 cV=8.2X10-3。 v由管道场地覆盖层厚度和场地土层等效剪切波速由管道场地覆盖层厚度和场地土层等效剪切波速Vse，查表，查表3 得管道场地类别为得管道场地类别为类，特征周期不需调整，类，特征周期不需调整，Tg=0.45 s。 v经计算，经计算，=-6.0910-5，max=6.2510-4。 v当当max取正值时，取正值时，max +=5.64110-4， v max +tV。 v当当max取负值时，取负值时，|max +|=6.85910-4， v |max +|1时：时： v

35、 v X =H cos v Y =H sin new1 s 22 1 4ED fZY XL 1new211 s 22 1 4 EED fZY XL 13.5 管道内的拉伸应变 v式中式中 vnew管道内的拉伸应变管道内的拉伸应变 vL1由断层错动引起的管道几何伸长，由断层错动引起的管道几何伸长，m vX平行于管道轴线方向的断层位移，平行于管道轴线方向的断层位移，m vY管道法线方向的断层位移，管道法线方向的断层位移，m vZ垂直方向断层位移，垂直方向断层位移，m，由地震地质工程勘察确定，由地震地质工程勘察确定 vE1管材应力管材应力 应变简化折线中弹性区的材料模量，应变简化折线中弹性区的材料模

36、量，Pa vE2应力应力 应变简化折线中弹塑性区的材料模量，应变简化折线中弹塑性区的材料模量，Pa vH水平方向断层位移，水平方向断层位移，m，由地震地质工程勘察确定，由地震地质工程勘察确定 v活动断层带与管道轴线的夹角，（。），由地震地质活动断层带与管道轴线的夹角，（。），由地震地质 工程勘察确定工程勘察确定 13.5 管道内的拉伸应变 v（2） 管道轴向应变引起的物理伸长管道轴向应变引起的物理伸长 v管道轴向应变引起的物理伸长管道轴向应变引起的物理伸长L2可按下列公式计算：可按下列公式计算： vnew1时：时： vnew1时：时： v式中式中 L2管道轴向应变引起的物理伸长，管道轴向应变引

37、起的物理伸长，m s 2 new 1 2 f ED L s 2 1 2 new 2 2 1 1 2 f EED L 13.6 由断层位错引起的管道最大拉伸应变 13.7 抗断校核 v由断层位错引起的管道最大拉伸应变按下式计算：由断层位错引起的管道最大拉伸应变按下式计算： v 式中式中 由断层位错引起的管道最大拉伸应变由断层位错引起的管道最大拉伸应变 v抗断校核应符合下列规定：抗断校核应符合下列规定： v 时，可不采取抗震措施；时，可不采取抗震措施； v 时，应采取抗震措施。时，应采取抗震措施。 new F max 2 F max F t F max F t F max 13.8 计算举例 v例

38、：一条材质为例：一条材质为X56的的529X6钢质输气管道通过活动断层带。钢质输气管道通过活动断层带。 断层为正断层，预测水平方向的断层位移为断层为正断层，预测水平方向的断层位移为2 m，垂直方向，垂直方向 的断层位移为的断层位移为0.5 m，断层带与管道轴线的夹角为，断层带与管道轴线的夹角为30。（见。（见 图图3）。）。 v断层带覆盖土层为密实的干粘土，地面至管道轴线的埋深为断层带覆盖土层为密实的干粘土，地面至管道轴线的埋深为 2 m。 v土壤与管道的摩擦系数为土壤与管道的摩擦系数为0.6，土壤密度为，土壤密度为1800 kg/m3。计。计 算此管段是否需要抗震加固。算此管段是否需要抗震加

39、固。 13.8 计算举例 图3 管道通过断层 13.8 计算举例 v钢管的密度取钢管的密度取7850 kg/m3，g取取9.81 m/s2。计算中不计管道。计算中不计管道 内燃气的质量。内燃气的质量。 v查表查表9，对，对X56钢，应变钢，应变1=0.0021，模量，模量E1=2.1X1011 Pa， 应变应变2=0.056，模量，模量E2=9.62 X108 Pa。取。取 。 v经计算，得：经计算，得： vW=18682 N/m Wp=759 N/m f = 22874 N/m vX=1.732 m Y=1.0 m Z=0.5 m vnew1时：时： v 解得解得new=0.0044。new

40、1，与计算条件不符，舍去。，与计算条件不符，舍去。 056. 0 2Ft 2 new new 6 91557 10413. 3 732. 1 13.8 计算举例 vnew1时：时： v 解得解得new=0.0563，是合理的解。，是合理的解。 v v ，应采取抗震措施。，应采取抗震措施。 402. 04 .419 17513837 859. 2 732. 1 2 new new 1126. 02 new F max F t F max 14 通用抗震措施 v（1） 当管道计算的应变值大于轴向容许应变值时，可选用当管道计算的应变值大于轴向容许应变值时，可选用 大应变钢管，应经对口焊接试验，采用满

41、足变形要求的组焊大应变钢管，应经对口焊接试验，采用满足变形要求的组焊 管段。管段。 v 双相组织管线钢的成功开发提高了高钢级管线钢钢管的双相组织管线钢的成功开发提高了高钢级管线钢钢管的 塑性变形能力，降低了应变时效性能，塑性变形能力，降低了应变时效性能，X80/X100大应变钢大应变钢 管均已成功开发，具备了批量生产能力。西气东输二线在特管均已成功开发，具备了批量生产能力。西气东输二线在特 殊地段成功地采用了基于应变的设计，并批量应用了殊地段成功地采用了基于应变的设计，并批量应用了X80大大 应变钢管。应变钢管。 v（2） 现场对接焊口应通过现场对接焊口应通过100%射线检测，并应达到国家射线检测，并