GB50470-2008 油气输送管道线路工程抗震技术规范.pdf
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3.0.1油气输送管道线路工程设计文件中,应提出工程抗震设防 依据和设防标准。
3.0.2油气输送管道线路工程抗震设计应符合下列要求
性和地震构造的有关资料,应对抗震有利、不利和危险地段 合评价。
3.0.6场地地段划分应符合本规范附录A的规定,应选
有利的场地,宜避开不利地段和危险地段,对绕避不开的地 按本规范采取抗震措施水泥标准规范范本,并应防止或减少地震时次生灾害的
的稳定性可按本规范附录B进行验算。当无法避开液化土和软 土地基时,管道宜选择短距离跨越
措施;对抗震专用材料和构件、配件应提出材质、规格、数量及安装 要求。
性评价或经专门研究审定后的文件确定。采用50年超越概率 5%的地震动参数进行抗震设计,其中大型跨越及埋深小于30m 的大型穿越管道,应按50年超越概率2%的地震动参数进行抗震 设计。
4.2.1 地震安全性评价宜在可行性研究阶段进行,其结果应包括 下列内容: 1 管道沿线场地地震活动性评价。 2 管道沿线近场区主要断层活动性评价及其对管道的影响 3 管道沿线地震动峰值加速度和峰值速度。 4 重要工程场地的地震动反应谱和时程曲线。 5 地震地质灾害的类型、程度及其分布。
1管道通过地震动峰值加速度为0.10g~0.30g的地 管底至基岩土层厚度大于或等于60m时;管道通过地震动 速度大于0.30g以上地区,且管底至基岩土层厚度大于
90m时。可不分析断层潜在地表断错的影响。 2不符合本条第1款规定的情况时,应确定下列内容和参 数: 1)断层的性质和产状、最新活动年代、滑动速率、破裂带的 宽度和长度; 2)断层与管道交汇的位置和交角,或断层与管道的距离; 3)断层覆盖土层厚度以及断层两侧和破裂带的土体粘聚 力、内摩擦角和平均剪切波速; 4)断层在地表引起的最大同震水平和竖向位错量
5.1.1一般区段可利用搜集已有地质资料、踏勘和适当的补充钻 孔工作,确定土层的等效剪切波速和场地类别。 5.1.2对于重要区段,初勘阶段可按一般区段的管道场地进行勘 察,详勘阶段应结合线路工程地质勘察,勘探点间距宜为200~ 300m,勘探深度宜为15~20m,应查明场地土的工程地质特性,并 应确定场地类别。
察,详勘阶段应结合线路工程地质勘察,勘探点间距宜为 300m,勘探深度宜为15~20m,应查明场地土的工程地质特 应确定场地类别,
5.1.3当地震动峰值加速度大于或等于0.10g,场地分布
定有可能液化土层时,应再进步判别。液化判别可按本规范附 录C的规定执行,并应评价对管道的危害。
5.1.4对岩土体滑坡、崩塌、地陷、高陡边坡、地下采空区
化层倾向水面或临空面的倾斜场地,宜进行在地震作用下地基的 稳定性评价。
5.1.5对地震动峰值加速度大于或等于0.20g的厚层软土分布 区,宜判别软土震陷的可能性和估算震陷量,并应评价对管道的危 害。
5.1.5对地震动峰值加速度大于或等于0.20g的厚层软土分布
5.1.6对线路通过或伴行的活动断裂察,应在已有成果和资料 的基础上进行。对其中影响管道安全的活动断裂应进行详细勘 察,并应评价活动断裂对管道建设可能产生的影响,同时应进行抗 震分析,并应提出处理建议
5.1.6对线路通过或伴行的活动断裂察,应在已有成果和资料
5.1.7全新世活动断裂的勘察宜根据断裂评价报告,并宜
1山区或高原不断上升剥蚀或长距离的平滑分界线;非岩性 影响的陡坡、峭壁,深切的直线形河谷,一系列滑坡、崩塌和山前叠
置的洪积扇;定向断续分布的残丘、洼地、沼泽、芦苇地、盐碱地、湖 泊、跌水、泉、温泉等;水系定向展布或同向扭曲错动等地形地貌特 征。 2断裂活动留下的第四系错动;地下水和植被特征;断层带 的破碎和胶结特征;断裂最新的活动时代;与地震有关的断层、地 裂缝、崩塌、滑坡、地震湖、河流改道和砂土液化等地震地质特征。
5.1.8与全新世活动断裂平
500m以外;与断裂带相交的管道,应提供活动断裂的走向、与管 道交汇的位置及交角、覆盖层的厚度、断层附近场地土的平均剪切 波速、可能发生的水平和竖向位错以及活动速率等资料;以上线路 并应预测滑坡、滑塌、崩塌、地陷、泥石流等对管道可能造成的影 响。
5.1.9管道穿跨越工程场地的勘雾
.2.1管道场地应按本规范附录A划分为抗震有利、不利 的地段。
5.2.2土层剪切波速的测量,应符合下列要求:
1重要区段,每段用于测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少 于2个,数据变化较大时可适量增加。 2一般区段,当无实测剪切波速时,土的类型划分和剪切波 速范围可按表 5. 2. 2 确定。
表 5.2.2土的类型划分和剪切波速范围
续表 5. 2. 2
注:fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa),V,为土层剪切波速 (m/s),
5.2.3管道场地覆盖层厚度应符合下列规定:
1一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶 面的距离确定。 2当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时,可 按地面至该土层顶面的距离确定。 3剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。 4土层中的火山岩硬夹层应视为刚体,其厚度应从覆盖土层 中扣除。 5.2.4管道场地土层的等效剪切波速应按下列公式计算:
式中Vse 场地土层等效剪切波速(m/s); d 场地土层计算深度(m),取覆盖层厚度和20m的较 小值; 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间(s); d; 场地土层计算深度范围内第i土层的厚度(m); Vsi 场地土层计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s): n 场地土层计算深度范围内土层的分层数,
5.2.5管道的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层 厚度确定,可按表5.2.5划分。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚 度且其值处于表5.2.5所列场地类别的分界线附近时,可按插值 方法确定地震作用计算所需的设计特征周期
表5.2.5各类管道场地覆盖层厚度(m)
6.1一般埋地管道抗震设计
6.1.1位于设计地震动峰值加速度大于或等于0.20g地区的管 道,应进行抗拉伸和抗压缩校核。 6.1.2地震作用下管道截面轴向的组合应变计算,应将地震动引 起的管道最天轴向应变与操作条件下荷载(内压、温差)引起的轴 向应变进行组合,并应按下列公式校核:
当 emax +e>0 时
当 emax 十e>0 时
Emax +e<[et]v Ja E
6.1.3理地管道抗震设计轴向容许应变,应符合下列规定:
6.1.3埋地管道抗震设计轴向容许应变,应符合下列规定:
1.3组焊管道材料容许拉伸应变
钢材的容许压缩应变,应按下多
αTg 二± max 4元Vse 0 Emax=± 2V
6.1.5埋地弯管在地震动作用下的最大轴向应变,可按下列公式 计算:
6.1.5理地弯管在地震动作用下的最大轴向应变,可按下列公式
Eh. =e, +em
软弱场地:yu=0.07~0.10(H十D) 中硬、中软场地:yu=0.03~0.05(H十D) 坚硬场地:y,=0.02~0.03(H±D)
Pu=psgHN.D
6.2通过活动断层的埋地管道抗震设计
Let r = P, eri
式中[etJF 理地管道抗断的轴向容许拉伸应变; Pet 拉伸应变承载系数,取0.7; ecrit 钢管及组焊管段的极限拉伸应变,按实测值或经 验公式确定。 2 埋地管道抗断的轴向容许压缩应变,应按下列公式计算,
[eJ=0. 38/D [e. Ir =es
式中[JF 埋地管道抗断的轴向容许压缩应变: 管材屈服极限对应的应变。
LJF 埋地管道抗断的轴向容许压缩应变: &一一管材屈服极限对应的应变。 通过活动断层的管道抗震计算,宜符合下列规定: 沿管轴方向土壤与管道外表面之间单位长度上的摩擦力 列公式计算:
1沿管轴方向土壤与管道外表面之间单位长度上的摩擦力 可按下列公式计算:
fs=μ(2W+Wp) W=p.DHg
f。一一沿管轴方向土壤与管道外表面之间单位长度上的摩 擦力(N/m) 管道上表面至管沟上表面之间的土壤单位长度上的 重力(N/m); Wp一 管道和内部介质的自重(N/m); 土壤与管道外表面之间的摩擦系数,应按实测值或 经验确定; Pm 管道材料的密度(kg/m); 输送介质的密度(kg/m3)。 由断层错动引起的管道几何伸长,可按下列公式计算:
Enew
(△Y+aZ") fs △L=△X+ 4元D[E11+E,(enew —)] AX=△Hcosβ △Y=△Hsinβ
Enew
式中△L2—管道内轴向应变引起的物理伸长(m) 4管道内的拉伸应变可采用迭代法按下式计算
5 由断层位错引起的管道最大拉伸应变应按下式计算:
emax = 2enew
式中εmax 断层位移引起的管道最大拉伸应变。 6抗震校核应符合下列规定: 1)emax<[e.J 时,可不采取抗震措施;
6.2.4当采用有限元方法进行通过活动断层的管道抗震计算时 应合理确定有限单元的类型和数目,并应符合下列规定: 1应采用能分析儿何大变形和材料非线性的有限元方法。 2管道可采用梁单元、管单元或壳单元建立有限元模型;可 能发生大变形的管道部分,管道单元的长度不应大于管道的直径。 3有限元模型分析管道的长度应符合下列要求: 1)当采用固定边界时,分析管道的长度应满足管道在两个 固定端的应变接近于0; 2)当采用等效边界时,应对在断层附近发生大变形、长度不 少于60倍管径的管段进行有限元分析,可按本规范附录 E建立等效非线性弹簧替代离断层较远的管道变形反 应。 4管土之间的相互作用宜采用管轴方向土弹簧、水平横向土 弹簧和垂直方向土弹簧进行模拟。土弹簧的参数宜根据土的力学 持性通过现场试验或采用计算方法确定,初步计算时可采用本规 范附录E。 5有限元分析得到的管道轴向最大拉伸应变和最大压缩应 变,应与管道容许拉伸应变和容许压缩应变进行抗震校核,并应符 合下列规定: 1)emax
s. , 或 >[s.,时.应采取抗需措施 3液化区埋地管道抗震设计
3.1当管道穿越场地在设计地震动参数下具有中等或严重 潜势时,可通过计算液化场地中管道的上浮反应及其引起的 附加应变对管道的抗液化能力进行校核。
6.3.2液化土层中管道的最大上浮位移,可按下式计
式中Lmax 管道在上浮位移反应最大时的附加应变。 6.3.4将管道附加应变与本规范第6.1.2条由地震动、内压和温 度变化引起的轴向应变组合后,应按下列公式校核管道的应变状 态,当不满足下列公式时,应采取抗震措施:
l emax ++ELmax |≤[e]
Emax +e+eumax
管道的上浮反应状态应按下式校核,当不满足下式时应采 夜化措施:
6.4.1对穿过场地具有竖向震陷情况的管道,其抗震设计可通过 计算管道由于震陷产生的最大附加弯曲应变对管道进行校核。 6.4.2管道在场地竖向震陷位移作用下的最大附加弯曲应变,可
6.4.1对穿过场地具有竖向震陷情况的管道,其抗震设计可通过
Esmax =0. 648yo D /k,D/4E,I
式中 ESmax 管道在场地竖向震陷位移作用下的最大附加弯曲 应变; yo一场地震陷量(m); ks一一地基弹簧常数(MPa/m),需通过土样实验确定。 6.4.3管道的应变状态应按本规范第6.3.4条校核。当不满足 要求时,应采取抗震陷措施
6.5穿越管道抗震设计
1当大中型穿越管道位于设计地震动峰值加速度大于或等 于0.10g地区时,应进行抗拉伸和抗压缩校核,并应按本规范附 录D对边坡、土堤等进行抗震稳定性校核。 2穿越管道应避开活动断裂带,可局部调整线位。确需通过 活动断裂带时,宜采用管桥跨越方式通过。 5.5.2直理式穿越管道的应变应按理埋地管道的规定组合。对弹 生放汉篮道尚江
式中ε一弹性敷设时管道的轴向应变; r一一弹性敷设的弯曲半径(m)。 6.5.3直埋式穿越管道的容许应变值应按埋地管道选用照明标准规范范本,并应按 本规范第6.1.2条校核。 6.5.4洞埋式穿越管道,有支墩时应按跨越梁式管桥进行抗震计 算;无支墩时应按地面敷设进行抗震计算。
荷载产生的轴向应力、环向应力与弯曲应力,应分别进行叠力 计算。
6.5.6地震作用下洞理式穿越管道的各项应力的组合应力,应按 下式验算:
VaN+a—anOh≤0.9as 式中 ON 组合的轴向应力(MPa); Oh 组合的环向应力(MPa); 管道材料的标准屁服强度(MF
洞埋式穿越管道产生轴向压应力时,轴向压应力应小于容 力。容许压应力应按下式计算:
中[」 管道在地震等组合荷载作用下的容许压应力 (MPa); N。 一 管道开始失稳时的临界轴向力,应按现行国家标 准《输油管道工程设计规范》GB50253的有关规 定计算(MN)
1直理式穿越管道最天轴向应变应按本规范第6.1.4条计 算。 2采用套管带支撑块穿越管道的最大轴向应变应按本规范 第6.1.4条计算,管道的应力可按下式计算:
式中一由地震动产生的管道应力(MPa); Emax一一地震动引起管道的最大轴向拉、压应变。 3洞埋式穿越管道采用支墩方式敷设时,地震动产生的应力 计算宜按连续梁式跨越管桥计算。洞身的抗震设计应按现行国家 标准《铁路工程抗震设计规范》GB50111和国家现行标准《公路工 程抗震设计规范》JTJ004的有关规定执行。 4洞理式穿越采用无支墩贴地敷设输送管道时给排水施工组织设计 ,地震动产生 的轴向应力可采用有限元方法进行计算
6.6管道跨越工程抗震设计
....- 管道标准
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