基于風(fēng)險的斜拉索跨越管段仿真模擬分析.pdf

1、隨著管道運輸事業(yè)的發(fā)展，長輸天然氣管道的里程和規(guī)模不斷擴大，因此事故的風(fēng)險也在不斷增大。斜拉索跨越是長輸管道穿越河流的常見方式之一，它往往是長輸管道的咽喉，具有極其重要的作用，一旦發(fā)生事故，不僅影響油氣田的開采和運輸，而且還會嚴(yán)重污染環(huán)境，造成巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。因此，為確?？缭焦芏伟踩\營，本文開展斜拉索管橋的相關(guān)研究。
　　由于斜拉索跨越管橋是典型的非線性結(jié)構(gòu)，本文采用更新的拉格朗日列式法(U.L.Formulation

2、)對斜拉索管橋進行非線性有限元分析，并選用Newton-Raphson迭代法進行數(shù)值模擬計算。為驗證編制的有限元程序語言的可行性，本文首先制作了斜拉索跨越管道橋的1/14縮尺模型，進行靜態(tài)試驗測試，從模型實驗測試和有限元程序模擬的對比結(jié)果可以看出，管道位移以及應(yīng)力的變化在兩種方法中變化規(guī)律一致，結(jié)果吻合較好，可以進行后續(xù)的仿真模擬研究，實現(xiàn)了模型試驗和軟件模擬的有機結(jié)合及相互補充。
　　隨后以“中青線”涪江斜拉索跨越管道結(jié)構(gòu)為研究

3、對象，編寫有限元計算程序，通過有限元模型分析計算，主要研究其在雪載(小雪、中雪、大雪和暴雪)、風(fēng)載(3ngs、6m/s和20m/s)、水擊和地震載荷作用下管橋上各點的位移以及應(yīng)力應(yīng)變。在靜態(tài)分析中，管橋各點位移及應(yīng)力隨雪載荷和風(fēng)載的增大而增大，位移最大值出現(xiàn)在跨中位置，應(yīng)力較大位置出現(xiàn)在補償器和邊跨處；水擊分析中，計算流速增量和激增壓力等關(guān)鍵參數(shù)，采用反應(yīng)譜分析方法，得出最大應(yīng)力出現(xiàn)在左補償器位置水平迎流側(cè)，大小為195.66MPa；風(fēng)

4、致振動研究了亞臨界范圍內(nèi)平均風(fēng)速為2.67m/s時管橋的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，分析得出該結(jié)構(gòu)對風(fēng)載荷的作用敏感，易產(chǎn)生渦激振動，應(yīng)采取措施避免管橋因振動產(chǎn)生疲勞；地震模擬中采用時程響應(yīng)法重現(xiàn)地震波作用下結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，對比不同方向施加一維地震波對斜拉索管橋結(jié)構(gòu)的影響，分析得出，在一定震級內(nèi)，斜拉索管橋?qū)M波載荷較為敏感，由于管橋結(jié)構(gòu)為柔性系統(tǒng)，具有較強的抗震性能。參照相關(guān)規(guī)范的強度理論對斜拉索管橋進行校核，找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，提出了改進措施，為在役