01地震中管道損壞的特點
1.地下管道
1)地震烈度:地震烈度大,管道損壞嚴重,震中損壞大。烈度在8度以下鋼管道基本不發(fā)生明顯損壞,烈度8度時(shí)出現小直徑鋼管道斷裂,9度以上大直徑鋼管損壞。
2)地基:地基密實(shí)、均勻性好,管道的抗震力強。
3)敷設方向:與地震波傳播方向一緻的管道破壞嚴重。
4)管道材料:脆性材料的管道地震中易損壞。
連接結構:螺紋連接、主支管交接處損壞嚴重,焊接結構抗震性好。
5)振動(dòng)方向:管道基礎不均勻下沉和垂直方向(豎向)震動(dòng)嚴重的位置,管道開(kāi)裂、折斷嚴重。
2.地上管道工業(yè)管道
地上管道很多都是架空敷設的,管道的支承有框架、支柱支承、單杆支承,也有借助相鄰近構築物、設備實(shí)現支承的。處于與地震波傳播方向垂直的管線(xiàn)損壞比較嚴重,震後出現支柱損傷、傾倒,輕型淺埋支架倒塌,管道滑落地面,有的落地管段出現波形曲線(xiàn)。
3.地震烈度與管道損壞程度
按 MSK -1992國際上公認的地震烈度标準《歐洲地震烈度表》,管道在不同地震烈度時(shí)的損壞情況大緻如下:
1)地震烈度爲6度
架空管道在管架上位移不明顯,在土質(zhì)條件差的區段有支墩傾斜。
2)地震烈度爲7度
在個(gè)别情況下沿地上鋼管道(公稱直徑100~150mm,柔性)縱軸平面出現明顯屈曲,管道在管架上位移,但沒有破壞,地上管道混凝土和少筋鋼筋混凝土支墩上出現裂紋,管道非剛性接口損壞,石棉水泥、混凝土和陶瓷管道破壞。
3)地震烈度爲8度
鋼筋混凝土支墩出現裂縫,混凝土支墩明顯損壞,在許多管段出現淺埋柱式支架傾斜、下陷和塌落,個(gè)别情況出現管道從管架滑落,沿地柔性鋼管出現縱向屈曲。
4)地震烈度爲9度
大部分混凝土或鋼筋混凝土支墩破壞或明顯破壞,支架損壞、管道滑落,地面鋼管發(fā)生縱向屈曲。
5)地震烈度爲10度
架空管道大量破壞,地下幹線(xiàn)管道破壞。
6)地震烈度爲11度
架空管道完全破壞,地下管道大量破壞,地面鋼管明顯破壞。
7)地震烈度爲12度
架空管道完全破壞,所有地下管道破壞或損壞,地面鋼管道大量破壞。
02抗震設計應注意的問(wèn)題
管件、閥門(mén)等管道組成件宜采用鋼質(zhì)制品。
管道的補償器宜采用非填料函式補償器(如 U 形補償器、波形補償器等)。有填料的補償器一旦出現過(guò)大的變形時(shí)易產(chǎn)生洩漏,導緻次生性災害。提高變形性能的伸縮段結構如圖9-69所示。采用伸縮段吸收軸向變形要考慮垂直方向管道位移引起的附加荷載。
圖9-69伸縮段(帶有無(wú)保護外套的波紋伸縮節)
管道與儲罐等設備的連接應具有柔性。
管道穿過(guò)建、構築物時(shí)應加套管,管道與套管之簡(jiǎn)應填塞軟質(zhì)不可燃材料。
自力跨越道路的拱形管道應有防止傾倒的措施。設防烈度爲8度、9度時(shí),不應采用自力跨越道路的拱形管道。
管架上應設有防止管道側向滑落的措施。
鋪設在港口碼頭、引橋上的管道應有防止管道被水浮起、沖落的措施。
沿立式設備布置的豎直管道和采用吊架吊挂的管道應合理設置導向支架。
03管道的抗震驗算
表9-19管道抗驗算條件
注:管道級别按照 SH 3059-2001《石油化工管道設計器材選用通則》進(jìn)行劃分。
2.管道抗震驗算
管道的抗震驗算,僅考慮水平方向的地震作用,不考慮豎直方向的地震作用,并分别對水平面内兩個(gè)主軸方向進(jìn)行驗算。
管道水平地震作用按下式計算:
式中 q—管道水平地震作用,N/m;
α1—與管系基本自振周期相對應的水平地震影響系數;
m—管道每米長(cháng)度的質(zhì)量,kg/m;
g—重力加速度,取g=9.81m/s2。
水平地震作用與由壓力、重力等持續荷載所引起的管道縱向應力不得大于管道在計算溫度下許用應力的1.33倍(對于SHA級中毒性程度爲極度危害的管道,取1.2倍)。
進(jìn)行抗震驗算時(shí),不考慮風(fēng)荷載的作用。
04管道柔性設計和防震設計的關系
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