水下穿越管道悬空段三级安全评价

作     者：杨涛 郭旭 成志强 帅祝名 胡聪 YANG Tao;GUO Xu;CHENG Zhiqiang;SHUAI Zhuming;HU Cong

作者机构：西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 国家管网集团北方管道公司管道科技研究中心河北廊坊065000 

出 版 物：《应用数学和力学》 (Applied Mathematics and Mechanics)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：220-228页

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：山西省交通科学研究院集团创新发展项目(20-JKCF-48)。 

主　　题：水下穿越管道 悬空段 受力特性 涡激振动 疲劳损伤 安全评价 

摘      要：水下穿越管道由于河床的不平整以及水流冲击、掏蚀作用,易产生裸露、悬空等现象,悬空管段在水流作用下跨度逐渐增大,会威胁管道运营安全.为探究水流冲击作用下悬空管段的受力特性和失效行为,根据管道破坏形式,对管道进行静力学分析和动力学分析,提出了含悬空段穿越管道的分级安全评价方法:首先,根据管道悬空段受力特性和应力状态,进行“静载荷工况下的静强度安全评价(1级);其次,根据悬空管道的固有振动频率与水流的涡旋发放频率的关系,进行“动载荷工况下的共振安全评价(2级);最后,根据管道的环境工况和载荷作用,分析管道交变应力的周期性变化过程,求解管道的疲劳损伤和疲劳寿命,进行“动载荷工况下的疲劳强度安全评价(3级),从而提出水下穿越管道悬空段的三级安全评价方法.同时,提出了不满足安全评价的稳管措施,结合算例给出具体求解计算流程,为水下穿越管道悬空段的安全评价提供了一定的理论参考.