在线文库
全部分类
  • 实用文档 >
    实用文档
    总结/汇报 工作计划 实施方案 讲话/发言 心得体会 民主生活会专栏 往来文书 党团工作 合同/协议 求职/职场 表格模板 PPT模板区 主题教育专栏
  • 项目前期 >
    项目前期
    环境影响评价报告 可行性研究报告 项目建议书 项目申请报告/资金 项目计划书/策划书 项目选址/土地利用 社会稳定风险评估报 节能评估/清洁生产 矿山地质环境保护/ 安全评价报告/安全 初步设计 水土保持方案 水资源论证报告 矿产勘查/储量核实/ 地质灾害危险性评估 防洪/防震/防雷评价 职业病危害评价及防 招标/投标/评标文件 项目前期工作/项目
  • 工程管理 >
    工程管理
    设计方案 施工组织设计 施工方案 工程监理/造价 施工工艺 技术交底 验收规范/验收标准 环境保护验收报告 验收报告/验收表单 施工/监理合同 工程管理/工程表格
  • 时代专栏 >
    时代专栏
    调研报告/行业分析 发展规划/规划设计 脱贫攻坚战专栏 乡村振兴战略专栏 污染防治攻坚战专栏 扫黑除恶专项斗争专 ppp项目专栏 一带一路专栏 改革开放40周年专栏
  • 教育考试 >
    教育考试
    幼儿/小学教育 初中教育 高中/职业教育 成人/电大/自考 高等教育/毕业论文 教学研究/教育管理 从业资格考试 IT计算机考试 医药卫生考试 公务员/司法考试 知识竞赛试题
  • 专业资料 >
    专业资料
    人文社会/法律 建筑/建材/土木 环境科学/食品科学 电力/水利 能源/化工 冶金/矿山/地质 道路/交通/物流 机械/仪器/仪表 电子/电路 医药/卫生 纺织/轻工业 IT/计算机/通信 材料科学 航空/兵器/核科学 自然科学 农林牧渔
  • 经管营销 >
    经管营销
    经济/金融/财税 人力资源管理 市场营销 财务管理/分析 生产/经营管理 安全/应急管理 采购/供应链管理 商标/专利/知识产权 企业管理 制度汇编/手册
  • 标准规范 >
    标准规范
    市政/建筑/建材标准 冶金/化工/机械标准 矿山/地质/测绘标准 能源/电力/电气标准 IT/计算机/电信标准 道路/交通/物流标准 医药卫生标准 轻工纺织标准 农林牧渔/水利标准 环境保护/食品标准 安全/气象/防灾标准 管理体系认证标准 政务/商务服务标准 国外/国际标准 标准书籍/手册
  • 生活休闲 >
    生活休闲
    家具家电/家装 饮食 保健养生/体育 婚姻家庭 美容服饰 娱乐时尚 旅游购物 摄影/摄像/绘画 影视/动漫/游戏 幽默滑稽 音乐 文学/小说 随笔/综合
  • 综合区 >
    综合区
  • 换一换
    首页 在线文库 > 资源分类 > PDF文档下载
     

    冻土区管道上浮屈曲临界载荷试验研究.pdf

    • 资源ID:20176       资源大小:250.71KB        全文页数:4页
    • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:8积分 【人民币0.8元】
    快捷注册下载 游客一键下载
    会员登录下载
    三方登录下载: 微信快捷登录 QQ登录   微博登录  
    下载资源需要8积分 【人民币0.8元】
    邮箱/手机:
    温馨提示:
    支付成功后,系统会自动生成账号(用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号),方便下次登录下载和查询订单;
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    加入VIP
     
    友情提示
    2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,既可以正常下载了。
    3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
    4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

    冻土区管道上浮屈曲临界载荷试验研究.pdf

    第43卷第4期 2014年7月 石油化工设备 PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.4 July 2O14 文章编号100074662O140400l】O4 冻土区管道上浮屈曲临界载荷试验研究 刘啸奔,张宏,夏梦莹 中国石油大学北京机械与储运工程学院,北京 102249 摘要进行了管道上浮屈曲模拟试验方法研究,制作了管道上浮屈曲临界载荷试验装置,模拟了多 种影响管道上浮屈曲的因素,测试管道轴向屈曲临界载荷,为研究管道上浮屈曲临界载荷提供试验 依据。初步试验结果表明,管道上浮屈曲临界轴向载荷随着管道外径的增大而增大,随土壤冻胀量 的增大而减小,随着管道下方冻胀长度的增大先增大后减小。 关键词管道;上浮屈曲;试验方法;影响因素 中图分类号TQO5O.2;TB115.2 文献标志码A doi10.3969/j.issn.1000-7466.2014.04.003 Research on Experimental of Upheaval Buckling of Pipeline in Permafrost Zone LIU Xiao-ben,ZHANG Hong,XIA Meng-ying China University of Petroleum,Beijing,Beijing 102249,China E33 张风莲,张贞浴,陈九顺,等.聚丙烯酰胺溶液粘度的 研究[J].黑龙江大学自然科学学报,1996,132106 1O9. ZHANG Fenglian,ZHANG Zhenyu,CHEN Jiu shun,et a1.Studies of the Viscosity of Polyacrylamiele Solution[J].Journal of Natural Science of Hei longjiang University,1996,132106109. E4] 张宏奇,郑根森.旋转水流静态混合器中国,03265542. 8EP].200306. ZHANG HongQi,ZHENG Gen-sen.A Static Mixer with Rotating FlowChina,03265542.8[P].2003 06. 1,51杨剑天,张宏奇.冲刷水流静态混合器中国,03265541. XEP].200306. YANG Jian-tian,ZHANG Hongqi.A Static Mixer with Erosion Water FlowChina,03265541.X[P]. 200306. 63王横.分散水流式静态混合器中国,03267114.8EP]. 200307. WANG Heng.A Static Mixer with Dispered Flow China,03267114.8l,P].200307. [7] Fradette L,Tanguy P,Li H Z,et a1.Liquid/liquid Viscous Dispersions Dispersions with a SMX Static E8] 1,93 [1O] [11] Mixer[J].Chemical Engineering Research and De sign,2007,853395405. Han E H Meijer,Mrityunjay K Singh,Patrick D An derson.On the Perance of Static MixersA Quantitative Comparisonl,J].Progress in Polymer Sci ence,2O12,371013331349. Akram Ohanem,Thierry Lemenand,Dominique Della Valle,et a1.Static MixersMechanisms,Applica tions,and Characterization sa Review EJ-]. Chemical Engineering Research and Design,2014,92 2205228. 何浩淼.三元混合液混合单元的优选与研制[D].北 京北京化工大学,2004. HE Haomiao.A Study on Mixing Chatacterstics of Static Mixers in Enhanced Oil Recoveryl-D.Beijing Beijing University of Chemical Technology,2004. 刘仁桓,袁丁,崔洪志,等.新型静态混合器降解性 能实验研究l-J].化工机械,2013,4051417. LIU Renhuan,YUAN Ding,CUI Hongzhi,et a1. Experimental Study on New Static MixersVJ]. 51417. Degradation Perance of Chemieal Machinery,20 1 3,40 许编 收稿日期20140318 基金项目中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目油气100103 作者简介刘啸奔1991一,男,江苏如皋人,在读博士生,从事油气管道强度分析与安全评价以及石油石化安全研究。 石油化工设备 2014年第43卷 AbstractExperimental ologies of pipeline buckling are investigated on an initial stage. Critical axial buckling load of different pipeline structures under separate influential factors are simulated utilizing pipeline buckling experimental instruments manufactured based on theories mentioned above SO as to specify effects of different factors on critical load,which provides relia ble experimental data for research of pipeline buckling.As the outcomes of experiment demon strates,in terms of buckling phenomenon of straight pipeline,its critical axial load rises with in creasing frostheave amount,rising resistance coefficient of soil and expanding diameter of pipe lines.In addition,the critical load increases initially and decreases later while length of frost~ heave pipeline increases. Key wordspipeline;upheaval buckling;experimental ;influential factor 我国多年冻土面积占总国土面积的21.5 ,季 节性冻土分布面积占总国土面积的53.5 ,是世界 第三冻土大国。国内外的冻土地区管道实例说明, 冻土可对管道带来不同特性土壤差异性冻胀、融沉 位移,季节性土壤温度变化引起的边坡失稳滑坡可 对管道产生损害,温差变化也可引起管道的上浮屈 曲等危害,其中上浮屈曲是冻土区的输油管道的典 型失效形式之~。在我国的格拉成品油管线口j、加 拿大的Norman Well输油管线l_2 以及俄罗斯、伊 朗等国的管道都出现过上浮屈曲现象。目前,有不 少关于管道上浮屈曲临界载荷的研究_6],但由于冻 土区管道上浮屈曲的机理相对比较复杂,相关研究 较少且基本上是定性分析 ],文献[6]开展了针对 冻土管道临界屈曲载荷的理论分析与计算,但没有 得到相关的试验验证,已有的管道上浮屈曲的试验 研究都不是针对冻土管道的l2 ]。 笔者进行了冻土区管道上浮屈曲临界载荷的模 拟试验研究,研制了能模拟管道及输送介质自重、土 壤力学特性、管道温升、管道下方冻土冻胀量及发生 冻胀范围冻胀长度等影响管道上浮屈曲载荷的模 拟试验装置,初步测试了不同参数下管道屈曲时的 变形形态和临界屈曲载荷,可为开展关于冻土区管 道上浮屈曲临界载荷的研究提供一定的试验思路与 方法。 1 管道上浮屈曲临界载荷理论分析 文献E6]开展了针对冻土管道临界屈曲载荷的 解析计算,该分析建立的局部冻胀扰动后的管道屈 曲模型见图1。图中,L为管道的长度,L。为管道的 冻胀区间范围局部冻胀初始隆起,ho为冻胀量,h 为管道最大上浮位移,m;F为轴向力,G为上浮位 移过程中单位长度管道受到本身与上覆土自重及上 覆土土壤弹性反力之和,N;GW zg ,其中, wmg,为管道本身与上覆土自重,N;打z为单位长 度的管道及上覆土质量,kg;g’为重力加速度,g一 9.81 m/s ;q 为管道上部土弹簧的刚度,N/m, -厂 为管道上浮位移,m。 图1 局部冻胀引起的管道初始弯曲位移 根据该模型,文献g6]采用能量法分析了发生上 浮时的管道最大上浮位移h和管道弯曲长度L应 满足的关系,得到h是F和h。函数。当h随F的 增加而发生快速增加时,对应的轴向力即为管道发 生屈曲时的临界力F 对应该轴力的管道温差即为 临界温差。 2试验设计与实践 为验证文献[6]中关于上浮屈曲临界载荷分析 的正确性,且得到临界载荷试验数据,笔者进行了小 尺度模型试验研究,以模拟管道屈曲的全过程。记 录数据包括模拟管道发生轴向上浮屈曲时的屈曲长 度、屈曲位移和临界屈曲载荷等,并寻找管道刚度和 自重、土壤约束反力、轴向摩擦力、冻土的局部冻胀 扰动包括冻胀量和冻胀长度等因素对临界载荷的 影响规律。 试验屈曲试验原理图见图2。试验思路①采 用较粗的铁丝试样模拟管道,并采用外径不同的试 样模拟管径的影响。②用均匀分布的弹簧模拟土弹 簧对管道的作用。③用均匀悬挂在试样上的配重模 第4期 刘啸奔,等冻土区管道上浮屈曲临界载荷试验研究 拟管道覆土与介质的质量。④用试样下方的木制顶 块模拟管道受到的初始冻土扰动。⑤用试样两端的 可旋转导向槽与试样下方的顶块控制管道的初始弯 曲形态,使其可模拟直管和弯管的上浮屈曲。⑥用 轴力模拟管道受到的温度应力,同时用透明夹板固 定试样使其只能上下移动。 置 图2管道屈曲试验原理图 试验过程 1将长2 m的铁丝试样置于透明板中间的木 制顶块上,对试样加上均匀分布的配重与均匀分布 的弹簧,转动位于两侧旋转机构上的加载杆,使得压 力传感器刚好接触试样。 2利用试样下方等距分布的顶块模拟冻土初 始扰动冻胀长度和冻胀量顶块抬起的数量可以模 拟冻土冻胀长度,顶块抬起的高度可以模拟冻土冻 胀量。 3完成冻胀扰动模拟后,同时缓慢旋转两侧的 加载杆对试样进行加载,并定时记录轴向力的值和 试样各个位置的坐标试样最大的竖向位移值、试样 的屈曲范围。当缓慢加载到一定程度时,测得的轴 向力突然并持续降低,此时达到的最大临界值即为 试样的临界屈曲载荷。 4改变模拟参数,重复第1~3步,测量不同参 数下试样的临界屈曲载荷。 3试验结果分析 对不同直径、不同冻胀量和不同冻胀长度的试 样分别施加轴向载荷,记录轴向载荷和试样相应的 最大上浮位移的关系,结果见图3。 由图3可以得到试样在不同参数下的屈曲临界 载荷,使用文献[6]中的解析方法对所有情况进行求 解,并将其理论求解结果与本文试验值进行比较,结 果见图4。 由图3a可知,对没有冻胀量的试样,当施加的 轴力小于一定值时,试样几乎没有上浮位移,轴向力 达到一临界值时,试样突然发生失稳屈曲并产生较 大的上浮位移,随后轴向力同时下降,该过程中最大 的轴力为试样失稳屈曲的临界载荷。由图4a可见, 试样失稳屈曲的临界载荷随着试样外径的增加而增 加。文献[6]理论分析结果与试验测试数据有一定 误差,但总体趋势一致。 200 16O 是l2o 娄80 40 O 3 6 9 1 2 l5 最大上浮位移hlcm a外径不同 最大Lff-位移hlcm b冻胀量不同 最大L浮位移hlcm c冻胀长度不同 图3 管道轴向力与最大上浮位移关系图 由图3b和图4b可见,对于有冻胀量的试样,当 施加的轴向力较小时,试样几乎没有上浮位移,随着 轴力的加大,试样产生一定的上浮位移,轴向力达到 临界值时试样屈曲。屈曲前的最大上浮位移随初始 冻胀量的增加而增加,临界轴向载荷随着管道冻胀 量的增大而减小。 14 石油化工设备 2014年第43卷 200 l80 l6O l40 l20 100 80 60 40 2O 0 240 220 200 180 160 l40 120 I10 80 DIcm a试样外径不同 holem h冻胀量不同 Lo/cm c冻胀长度不同 图4 文献[6]理论计算结果与本文试验结果对比图 由图3c和图4c可见,对于土壤有相同冻胀位 移,但冻胀长度不同时,试样受载变形情况与图3b 相同,但存在一个使得临界屈曲轴向力最小的冻胀 长度,当冻胀长度大于或小于该长度时的管道临界 屈曲载荷都大于对应该长度时的临界屈曲载荷。这 与文献[4]得出的某直径324 mrn的X52管道在冻 胀长度为22 rn左右时最容易发生屈曲的结论是一 致的。 4结论 1通过小尺度试验确定了管道上浮屈曲临界 载荷定量测量的可行性。 2管道上浮屈曲临界载荷随着管道直径的增 加而增加,随土壤冻胀量的增大而减小。存在一个 使得临界屈曲载荷最小的冻胀区间长度。 3文献[6]采用的基于能量法求解冻土地区管 道上浮屈曲临界载荷的思路可行,结果与本文结果 的规律吻合。 参考文献 [1]何瑞霞,金会军,吕兰芝,等.格尔木拉萨成品油管道沿 线冻土工程和环境问题及其防治对策[J .冰川冻土, 2010,321I8 27. HE Rui~xia,JIN Huijun,1.O Lanzhi,et a1.Perma frost and Environmental Problems along the Oolmud tO Lhasa Oil Product Pipeline and Their Mitigation[J]. Journal of Glaciology and Geocryology,2010,321 1827. [2] NIXN J F,VEBO A I .Discussion of“Frost Heave and Pipeline Upheaval Buckling”[J]. Canadian Geotechnical Journal,2005,41321-322. [3]PAl MER A C,WII I IAMS P J.Frost Heave and Pipeline Upheaval Buckling[J].Canadian Geoteehni cal Journal,2003,4051033一l038. L4] NIXON J F,MARGO Burgess.Norman Wells Pipe line Settlement and Uplift Movements[J].Canadian Geotechnical Journa,l999,361119一l35. [5]MALTBY T C,CAI I ADINE C R.An Investigation into Upheaval Buckling of Buried PipelinesIEx perimental Apparatus and Some Observations[J].In~ ternational Journal of Mechanical Sciences,1995.37 9943963. [6]王丽.冻土地区输油管道轴向稳定性分析[D].北京 中国石油大学北京,2009. WANG Li.The Axial Stability Analysis of the Oil Pipeline in Permafrost Areas[D].Beij ingChina Uni versity of PetroleumBeijing,2009. [7]帅健,魏化中.埋地管道的上浮屈曲分析FJ].油气储 运,1998,1712224. SHUAI Jian,WEI Hua zhong.Upheaval Buckling of Buried Pipelines[J-.Oil and Gas Storage and Trans portation,1998,1712224. [8]HOBBS R E.In-service Buckling of Heated Pipeline [J].Journal of Transportation Engineering,1 984,1 1 0 2175189. [9]周渝,李余德,方占岭,等.高温管道的热后屈曲分析 [J].机械强度,2010,3259599. ZH0U Yu,I I Yude,FANG Zhan-ling,et a1.Ther real Postbuckling of High Temperature Pipeline[J]. Journal of Mechanical Strength,2010,3259599. 许编 O 0 0 0 0 0 0 0 O 加 H m

    注意事项

    本文(冻土区管道上浮屈曲临界载荷试验研究.pdf)为本站会员(紫百合)主动上传,在线文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知在线文库(发送邮件至zaixianwenku@163.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 帮助中心 - 广告服务 - 诚邀英才 - 联系我们

    文库交流QQ群:630737895 在线文库交流群      联系客服QQ:1726005040  联系客服QQ:1518322126

         联系邮箱:zaixianwenku#163.com (请把#改为@)

     在线文库网版权所有   青公网安备:63010402000280号   青ICP备13000082号-5

    展开