论文部分内容阅读
随着经济的发展以及能源结构的调整,我国的天然气消费量逐步上涨,2017年消费量为2373亿方,预计到2030年达到5000亿方。而能源产地集中在中西部,能源消耗量较大集中在东部,因此需要对天然气进行长距离输送。目前天然气的长距离输送主要方式为长输管道输送。我国幅员辽阔,地质条件复杂,长输管线难免会穿越滑坡地质灾害区域,同时由于管道服役时间以及环境因素导致管道产生缺陷,而含缺陷管道通过滑坡地质灾害区域时安全性降低。因此对于含缺陷管道在滑坡作用下的剩余强度评价研究具有重大意义。本文结合ABAQUS仿真软件对含体积型缺陷输气管道在滑坡作用下的剩余强度评价进行了研究,主要研究内容与成果如下:(1)系统的调研了国内外关于滑坡作用下管道力学响应的研究方法,详细对比了常用的理论计算方法与数值计算方法,结果表明数值计算方法具有可靠易于实现的特点,因此本文在后续研究过程中采用数值计算方法。(2)在考虑材料非线性、接触非线性的基础上建立了滑坡作用下的管道力学响应分析的有限元模型并完成了模型试算。同时结合相关试验爆破数据建立了含体积型缺陷管道在内压作用的有限元模型(分别采用了球面模型与均匀壁厚模型),并与试验爆破数据对比发现体积型缺陷几何模型采用均匀壁厚模型时与爆破试验数据更为接近。(3)结合滑坡作用下管道的有限元模型与含体积型缺陷管道有限元模型建立了含体积型缺陷输气管道在滑坡作用下剩余强度评价的有限元模型,并在考虑管-土非线性接触以及土-土非线性接触的基础上完成了某含体积型缺陷管道在滑坡作用下的剩余强度评价。(4)基于含体积型缺陷管道在滑坡作用下的剩余强度评价分析,研究了滑坡位移、缺陷尺寸、缺陷轴向位置、管道埋深、土质以及管道内压对剩余强度值的影响。后通过控制变量法完成了各因素的单因素分析并结合ASME-B31G准则引入了相关影响因素的应力计算单因素修正系数。(5)以我国某含缺陷管道发生的滑坡事故为例并结合二维均质边坡模型对其进行了剩余强度评价,结果表明管道仍可以安全运行,与实际情况符合,同时也验证了剩余强度评价有限元模型的正确性。