巴西工程中无套管穿越的管道强度验算

发布时间：2022-06-10 19:30:03 来源：作文大全点击：

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摘要：随着工程事业的发展，得到了越来越多的海外项目的机会。工程项目的建设，尤其是项目的设计，要符合当地国家的相关标准和规范的要求，才能赢得较好的经济效益。近年来，江汉油田将建设市场扩展到了巴西，深入了解和运用当地的规范，显得更加重要。文章运用巴西规范验算在重车通过路面时无套管的地下管道安全问题。

关键词：无套管穿越；重车荷载；强度验算；巴西规范

中图分类号：TE973.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0044-02

1 工程概况

TRBA天然气管道工程项目位于巴西Salvado市的

So Francisco地区，工程载货重车需要穿过已有站场借道通过，需要向业主计算证明重车通过该站场不会危及其地下管道的安全，借道情况如图1所示。

其中12”、14”管道埋深都在0.6 m以下，无套管。偏于安全的计算，埋深都按0.6 m考虑。其中14”管道直径D=356 mm、壁厚e=0.95 mm、强度Sy=483 Mpa、X70规格；12”管道直径D=324 mm、壁厚e=0.95 mm、强度Sy=483 MPa、X70规格。借道通过期间，地下管道正常工作，压力保持常态平稳。

2 压力管道外荷载产生的综合力学效应验算方法

2.1 外荷载产生的管道应力计算公式

根据巴西国家规范 NBR12712：2001（燃气管道系统穿越设计）第22.6条规定：

式中，Sce为外荷载引起的综合应力（无套管压力管道）；Kf为弯曲系数；壁厚和外径之间的关系n =（e/D）；Kd为挠度系数； P为压力（常态压力）；Ec为弹性模量；管道顶部理想均匀分布的地面压力q=q1+q2，压力包括土重和车辆荷载，其中q1为管道顶部理想均匀分布的覆土压力，q2为管道顶部理想均匀分布的车辆荷载压力。

2.2 所需的土力学参数

确定土壤对埋地管道的压力时用 Marston-Sprangler方法，需要下列参数：

土体有效重度λ；土壤内部的摩擦系数μ；土壤的摩擦角？渍；土壤针对管沟壁的摩擦系数μ"，对应的摩擦角？渍"；土推力系数（活载推力）或朗肯系数k，由土壤内部摩擦角函数算出：k=tg2（45°-？渍/2），kμ"为地面推力系数与土壤对沟壁摩擦系数综合效应系数；kμ为地面推力系数与土壤的摩擦系数综合效应系数。

这些值可以实验测量取得，也可以根据可靠经验取值，并按不同情况计算。出于实用的目的，表1中提供的值取 kμ= kμ"。

2.3 管道外加荷载计算

本节计算土层的竖向荷载，其应力扩散传递方程可参阅技术文献WALDEMAR HACHICH或建筑地基基础设计规范GB50007-2011式5.2.7-3。

2.3.1 地下区域荷载传递的计算方法

本工程已有地下管道是属于挖沟敷设，其土体自重传递的荷载计算方法如下：由于施工过程中，在管沟之间有相对运动的趋势，倒梯形管沟侧壁土体完整，这将导致摩擦和挤压力有相对向上的趋势。因此，沟壁的切向摩阻力将承担一部分荷载，削弱后的荷载即为传递到管道上的载荷q。

管沟壁与回填土间的向上的摩阻力分量为传递到沟壁合力乘以摩擦角的正切值，传递到管道上的荷载用削弱后的垂直压力F乘以推力系数k表达。在这个计算中通常被忽略凝聚力，因为它的效果是偏于安全的。基于这些假设，管道上由竖向荷载作用下的计算结果为：

2.3.2 地上重车荷载计算方法

由于相对较小的覆土厚度上，施加到地面上的重载的效应会更显著；反之，覆土越厚则效应越微弱。规范NBR-12712第11.4.1.5 款：“埋藏深度超过3m，地面移动荷载传递到管道的效应可以忽略不计。本工程已有管道埋深小于3m，计算参数如下：

q2 = T×i

式中，q2为地面荷载传递到管顶的竖向压力；T为单车轮引起的地面压力（Q）传到管顶的荷载（kPa），压力接触面长“a”×宽“b”，按一定角度扩散至管顶面。考虑到几个轮胎向下扩散的压力有重叠区域，其关系用应力重叠指数表相关系数取值：

Kf=0.294（NBR 12712：2001，表17-屈曲系数，Kf-42页）

Kd=0.11（NBR 12712：2001，表16-挠度系数，Kd-42页）