碾压作用下管道的安全性测试与分析.pdfVIP

第35卷第3期 石油工程建设 15 余红伟，倪友伟，姚士洪 (中国石油天然气管道局，河北廊坊065000) 摘 要：文章通过重车碾压的土层压力试验．总结出车辆载荷引起土层应力的分布规律，建立了重 车碾压对管道影响的有限元分析模型．提出了应力在土壤中沿深度方向变化的计算公式，计算了管 m且上覆土层均匀密实的管 道安全的最低埋设深度。现场测试与数值计算表明：对埋深大于1．5 道，车辆荷载导致的管道附加应力值一般小于0．1MPa，与管道强度和管道内气压相比，不会造成 管道的疲劳破坏． 关键词：管道；重车碾压；土层压力试验；数值计算；应力分布 中图分类号：’厄973．1文献标识码：A 文章编号：100l一2206(2009)03—0015_05 0引言 管道运输已成为包括铁路、公路、水运、航 空运输在内的五大运输体系之一．主要用于输送 高压的原油、天然气、成品油等易燃、易爆物质， 圈l现场潮试点布置 一旦泄漏将对人民的生命财产及自然环境造成灾 难性的危害．因此．必须确保管道的安全运行。 考虑到管道的安全．在现场土层调查的基础 随着经济的快速发展．管道周边环境发生了较 上．确定在管道上方布置一个对比压力盒，其余压 大变化．某些原无车辆或很少车辆通过的小路变成 力盒埋设在距管道6m的侧边。根据测试目的。制 了繁忙的交通主干道．重车碾压时有发生。影响管 定压力盒埋设参数．见表1。压力盒具体布置如图 道的安全运行。 2所示。 1车辆载荷作用规律现场测试分析 裹l压力盒埋设深度 1．1测量仪器 编号 200l 砒 2003 2004 2005 CTY一202P型智能振弦测试仪适用于各种单线深度，m O．5 2．O 1．5 1．0 0．5 圈激励式振弦(钢弦)传感器的数据采集测量，能 对各种振弦式传感器(如钢筋计，轴力计，压力 计)、土压力盒、应变计等进行频率和物理量的测 量．它不仅能象普通钢弦频率计那样测量振弦传感 器的频率F(H：)值，还能直接测量所要观测的物 理量，如压力(kN)、应力(MPa)等。 JXY一4型双膜土压力盒适用于各种土体压力测 量，具有稳定性好，不受导线长度影响。适合长期 田2压力盒埋设示意，m 观测等优点。 1．3土层压力测量 1．2测点布置 压力盒埋设完成后．为确保压力测量结果与管 d 设置了两个主要测试点．测试点平面布置如图 道上方土层压力规律的一致性．设置了大于15 l所示。 的测量间隔期。在间隔期内，通过车辆的不断碾 万方数据 16 石油工程建设 2009年6月 压。加上雨水作用．压力盒上覆土层参数已与管 从表3可以看出．土层密实度对载荷传递有很 道上方土层参数近似。 大影响．例如无碾压时编号为2005点的土层压力 为研究行车载荷在土层中的传递规律．选择 密实度前后相差一倍。通过对比，可以得出密实 重型和轻型两种类型的车辆进行测量试验。根据 度的影响随深度