管道支架失效和管道变形—通过管道应力分析解决

管道支架失效和管道变形—通过管道应力分析解决

管道支架失效和管道变形，在役管道应力分析

在役管道进行应力分析的意义在于：

由于施工质量的影响、现场环境的改变、运行参数的变化、非正常操作等原因，管道离开设计位置，支撑条件发生变化。此外，除了基本载荷之外，管道还会受到其他载荷作用（见下表）。设计报告已不足以判断管道的安全性，需要根据现场真实状态，结合设计阶段的分析报告，做出现场真实模型，校核管道应力状态，评定其安全性。

表管道载荷

基本载荷	持续载荷	重量、压力
	热胀载荷	温差、管口初始位移
	偶然载荷	风载荷、地震作用、水锤汽锤、安全阀泄放
运行中额外载荷	持续载荷	沉降、占压
	偶然载荷	交通碾压

管道运行中可能存在的应力问题：

垮塌：支吊架支撑管道重量。支架跨度过大，或支架距离集中质量过远，都可能导致管道垮塌。施工时支架的未充分支撑，运行时各种问题导致的支架脱离，都有可能导致这个问题。

图 管道垮塌失效

碰撞、支架脱落：由于介质温度的影响，管道热胀冷缩，会产生位移。如果并排管道的位移控制不好，或管道间距预留不够，可能发生碰撞；如果支架没有考虑足够的位移量，可能发生支架脱落。一旦出现支架脱落，相当于除去此处支架，跨度增加，可能引起垮塌，也可能会引起其他支架超载、设备管口超载等问题。

图 管道碰撞和支架脱落

沉降：沉降可能带来三个问题。一，支架基础沉降，导致支架脱空；二，管道埋地部分的土壤沉降，产生强制位移；三，储罐基础沉降，导致管口向下位移，带着管道变形。

图 管道沉降

占压：由于城市规划，在埋地管道的地面增加建筑设施，如果管道埋深较浅，可能会发生失稳变形。

图 占压

交通碾压：新铺设的公路可能与埋地管道存在交叉点，如果管道埋深较浅，可能发生失稳变形。

图 交通碾压

这些问题都需要从应力分析角度去解决。

图 管道应力分析模型

此类管道问题约占在役管道问题的80%以上。

1.针对沉降，我们可以根据监测数据，我们知道沉降范围和沉降量大小，进行管道沉降破坏评估

2.针对山体滑坡对管道的冲击作用，我们可以根据监测数据，滑坡变形量，进行滑坡分析

3.根据水位变化，根据监测数据，水位变化范围和水位深度，自动加载浮力作用，检查浮力带来的破坏和影响。

监测设备+管道有限元力学分析，这个两个手段的完美结合，可以针对在役运行可能存在的焊接焊缝缺陷，腐蚀缺陷，沉降，漂浮，山体滑坡等诸多危害，进行防控预报，也可以采用先进有限元分析手段结合预备和测量数据进行精准数值分析，计算出管道的各种应力水平，并且和测量出的应力进行比对和吻合校验，确保天然气长输管道的安全运行和长久寿命保证。

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