某地區6.0級地震使工廠架空管道管架倒塌、管線掉落及錯位。過大的管道位移會造成管道焊縫、法蘭及螺紋接口泄漏,泄漏的油氣污染環境,并引起火災。


  地震發生時,震源會向外輻射兩種不同類型的地震波:縱波、橫波。其中縱波在地殼中傳播速度為5.5~7km/s,它最先向外擴散,使地面上下震動,但破壞性較弱。橫波在地殼中的傳播速度為3.2~4km/s,在縱波之后到達,它使地面發生前后、左右抖動,破壞性相對較強。橫波和縱波在地表相遇后,會激發產生一種叫做面波的混合波,波長大、振幅強,只能沿地表傳播。面波就是造成地表及建筑物被強烈破壞的罪魁禍首。


  壓力管道抗震設計本質上是增加管道系統的剛度,減少不合理管道材料的使用,確保在地震波到達時,管道不因地震荷載的作用而錯位或泄漏著火。非埋地管道的抗震設計一般執行SH/T 3039《石油化工非埋地管道抗震設計規范》。設計原則主要包括以下幾方面。


   ①. 抗震設防烈度6度及以上地區,應進行抗震設計。


   ②. 管道材料宜選用鋼制材料,嚴禁在有毒可燃介質選用填料函補償器。


   ③. 自力跨越道路的管道應有防傾倒措施。設防烈度為8度及9度時,應自力跨越道路。


   ④. 管架上應有防止管道側向滑落的措施,豎直管道也應有導向措施。


   ⑤. 管道應進行抗震驗算。管道的抗震驗算僅考慮水平方向作用,不考慮垂直方向作用,應分別對水平面內兩個主軸進行驗算。按照壓力管道規范,核算偶然荷載(安全閥泄放、水錘、地震、風等視為偶然荷載)與持續荷載(重力、壓力、支架反力等稱為持續荷載,不包含熱脹冷縮荷載)作用下,管道總應力(ASME31.3為縱向應力)之和,也就是考慮偶然荷載和持續荷載共同作用時的一次應力,不超過計算溫度下許用應力的1.33倍。地震和風荷載作用不考慮同時發生。抗震驗算本身屬于壓力管道應力分析的靜力分析范疇。


  在項目初始階段,要根據項目設計基礎資料,確定項目的抗震設防烈度(注意和地震烈度的區別)。平時設計時,管道系統應有一定的剛度,可以通過一定量的限制性支架來實現,例如固定支架和導向支架等。管道抗震設計見《管道應力分析與工程應用》的詳細講述。






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