摘要：埋地钢管在重大引调水工程中应用越发广泛,作为整个工程的生命线,保证其结构安全至关重要。然而,目前埋地钢管的结构计算方法仍然较为粗略,常忽略管道自重荷载。针对此,采用理论分析方法,在Spangler模型理论基础上,构建出考虑管道自重荷载的新计算方法,并与传统计算方法和有限元法结果比较分析。结果表明:新计算方法仅需在原计算公式的分子项上增加管重项,较为简单方便;管道自重对变形增幅的影响基本上不超过20%,对管径大且埋深小的管道,应予以考虑,而对管径4 m的管道,可以忽略;新计算方法与有限元法得出的变形结果规律性较好,一般情况下其计算精度较传统方法更高,并且同样适用于其他类型的埋地柔性管道。

摘要：以往埋地钢管的管顶土压力研究结果多基于小直径管道,对大直径管道并不完全适用。建立了埋地钢管有限元计算模型,分析了不同管径、径厚比和埋深下的管顶土压力,并与传统设计模型进行比较,探讨了相关参数对土压力的影响。提出了一种新型的土压力设计模型--盆式模型,采用“直线+抛物线”形式描述土压力分布,根据管径和埋深情况采用“Marston+胸腔”荷载计算土压力数值,并深入研究了盆式模型对大直径埋地钢管的适用性。结果表明:对于大直径埋地钢管,管顶土压力分布的基本形式为“倒盆形”,径厚比及埋深均会显著影响土压力,但径厚比大于200后,土压力变化很小;管径小时,土压力大体呈抛物线分布。增加回填土变形模量和泊松比、沟槽接触面粗糙程度,减小沟槽宽度,均可降低土压力,但影响有限。高埋深时,棱柱荷载过大;低埋深时,Marston荷载偏小,这两种模型的计算精度及适应性较差;盆式模型与有限元分析的计算结果吻合度较好,计算精度高,适应性强,可为大直径埋地钢管的结构设计及规范制定提供借鉴和参考。

摘要：位于地震活动区液化场地环境中的埋地钢管,除了需要长期面临地震灾害的威胁以外,还易受到土层液化所产生的浮力作用,从而发生严重破坏导致区域的正常使用功能中断.为了开展液化场地环境中埋地钢管的地震易损性研究,采用了Matasović非线性本构模型并结合经Byrne修正的Martin孔压增量模型描述土体的非线性特性及液化特性,基于ABAQUS有限元分析平台开发了相应的液化砂土UMAT程序,并通过建立与振动台实验相应的数值模型验证了其在有限元模拟中的分析可靠性;结合实体非线性接触模型和壳体-等效土弹簧模型的特点创建了管土接触-土弹簧数值模型并进行了埋地钢管增量动力时程分析,从而建立了不同液化区长度、不同埋深条件下钢管地震响应的需求模型,结合管道破坏状态的划分和从概率意义上确定的各极限损伤状态限值对3种不同液化区长度及3种不同埋深钢管分别进行了地震易损性分析,建立了液化场地钢管损伤指标与地震动强度指标之间的解析易损性模型,并进一步绘制了对应的易损性曲线.结果表明:在相同地震动强度作用及相同埋深条件下,液化区长度越长,埋地钢管的各极限破坏状态下超越概率越大;在相同地震动强度作用及相同液化区长度条件下,埋深越大,埋地钢管的各极限破坏状态下超越概率也越大.

摘要：高压埋地钢管在管线转折起伏处面临较为突出的变形和抗滑稳定问题。结合某高水头输水工程实际,建立了埋地钢管的有限元数值模型,研究了管道敷设方式、镇墩的布置对钢管受力变形的影响规律。结果表明:埋地钢管由于管周土体约束较弱,在高内水压力作用下,转弯较大处会产生较大外凸变形,带动管道产生滑移,温升作用将加强这种变形趋势,对钢管更为不利;埋地钢管管线中即使不设伸缩节,钢管与土体可发生一定的相对滑移,能释放一部分温度应力,减小温度作用的影响;埋地钢管管线中,在转折起伏剧烈的地方设置少数镇墩即可有效控制钢管的变形和轴向滑移,在每个转弯处设置镇墩没有必要,反而增加工程量,带来不均匀沉降等问题。

摘要：依据牺牲阳极法保护原理,参照已有的案例经验及牺牲阳极法阴极保护相关的计算公式,借助Visual ***语言强大的功能,对埋地钢管的牺牲阳极保护进行计算机辅助设计.本文介绍了该辅助设计系统的设计思想,设计方案,各子模块的实现过程及对系统的特点进行了阐述.

摘要：介绍了多种埋地石油天然气钢管外腐蚀检测方法,设计了检测评价表格。适用于对埋地钢管腐蚀程度及剩余寿命进行综合评价,以评价分数划分等级,按等级采取相应管理对策。

摘要：在碱性及近中性土壤环境中,埋地钢管随着服役龄期的延长腐蚀逐渐加深,其力学与抗震性能不断退化.为了研究碱性及近中性土壤环境中多龄期埋地钢管的抗震性能,引入钢材时变本构模型,对埋地钢管进行了增量动力时程分析,建立了碱性及近中性土壤环境中不同服役龄期埋地钢管的概率地震需求模型.基于管线三态破坏准则,确定了各极限破坏状态的限值,进而建立了碱性和近中性土壤环境中4种不同服役龄期埋地钢管单元时变地震解析易损性模型,并绘制出相应的时变地震易损性曲线.结合震害资料的经验统计规律,对3种不同管径的多龄期埋地钢管进行了地震易损性分析.结果表明:在碱性及近中性土壤环境中,随着服役龄期的延长及管径的减小,相同地震动作用下埋地钢管在基本完好、中等破坏、严重破坏等极限破坏状态下的超越概率均逐渐增大.

摘要：以我国现行的给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程为基础,对比分析中、日、美、英四国的七本埋地钢管结构设计规范,分析了设计基本理论与方法.结合实际工程案例从强度、刚度以及稳定性三个方面对各国规范结构设计计算进行对比,讨论存在的相同和差异.为我国今后大直径、深覆土埋地钢管结构设计提供参考.

摘要：在酸性腐蚀土壤环境中,埋地钢管的抗震性能会随着服役龄期的延长而显著降低.为了研究酸性土壤环境中多龄期埋地钢管的抗震性能,对钢材进行人工加速腐蚀试验与拉伸破坏试验,建立了钢材屈服强度、极限强度、弹性模量及伸长率与失重率之间的关系;在全面腐蚀模型的基础上,揭示了酸性土壤环境中埋地钢管力学性能与几何尺寸随服役龄期的变化规律,并建立时变本构模型.基于ANSYS有限元分析软件,建立了酸性土壤条件中考虑锈蚀钢材几何尺寸及力学性能退化的不同服役龄期有限元模型;采用增量动力分析法及云图法,建立了描述地震动强度与结构地震响应之间关系的概率地震需求模型,结合管道破坏状态的划分和概率意义上极限损伤限值的确定,对埋地钢管进行地震易损性分析,从而建立了考虑锈蚀耐久性能退化的不同服役龄期埋地钢管时变地震解析易损性模型,表征了管道单元损伤指标与地震动强度指标之间的关系,并进一步给出了不同管径多龄期埋地钢管的地震易损性曲线.结果表明:在酸性腐蚀土壤环境中,随着服役龄期的延长,埋地钢管的几何尺寸及力学性能均不断削减,出现不同震害状态的概率呈现不同幅度的升高;在其他条件相同的情况下,随着管径增大,出现不同震害状态的概率有一定程度的降低.

摘要：埋地钢管在设计时需考虑管周土体和沟槽对钢管的影响,但土体力学参数和沟槽形态参数对钢管结构的影响研究不够深入。通过引入正交试验法,以钢管最大竖向变形和钢管顶、腰、底处环向弯曲应力为试验指标,进行回填土变形模量E_(1)、砂垫层变形模量E_(2)、垫层包角θ、沟槽底部开挖宽度B和沟槽侧壁倾角α关于试验指标的敏感性分析。研究表明:对钢管变形和应力敏感性较高的因素有E_(1)、E_(2)、α;B的敏感性较低;θ的敏感性最低。埋地钢管的土体变形模量高、沟槽窄对钢管结构有利,沟槽侧壁倾角影响较为复杂,需结合具体工程进行分析。研究成果可为合理选取埋地钢管的结构设计参数,提供一定的参考依据,同时也为类似问题提供一种分析思路。