一种管道通过震动峰值为0．4g以上的逆断层的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，包括：（1）选取逆断层和管道；（2）测量逆断层的断层倾角α，并分别计算逆断层的地表垂直位错量DCV和地表水平位错量DCH；（3）根据H选取管道与断层的交角β；（4）利用公式ΔX=DCHcosβ计算出ΔX，并利用公式ΔY=DCHsinβ计算出ΔY；（5）利用公式计算出ΔLc；（6）利用公式计算出ΔL；（7）比较ΔL是否小于或等于ΔLc，是，则确定设计的管道适合安装在该逆断层中，否，则重复步骤（1）、（5）、（6），直至ΔL小于或等于ΔLc。本发明设计方式合理，管道设计可靠，可以确保安装在不同条件的逆断层中的管道均具有良好的抗震能力。
【专利说明】—种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管道设计方法，具体地说，是涉及一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法。
【背景技术】
[0002]在天然气管道工程的勘察设计过程中，存在许多管道穿越高烈度地震断裂带的工程，在地震中，管道的破坏主要来自两个方面:一个方面是由于波动影响而产生的管道破坏，另一个方面是由于大变形产生的管道破坏，而管道通过断裂带的破坏是典型的大变形破坏实例。如何避免管道发生破坏，一直是工程设计人员研究的课题。
[0003]自我国颁布《规范》和《导则》以来，我国的管道抗震设计水平有所提高，但是许多新的研究成果还没有纳入规范，例如地震工程界新的研究表明，当断裂带发生突然的错动时，若地表土层具有一定的厚度，则地表破裂面的破裂角、破裂方向、位移量均与基岩不同。这个结果说明场地条件不但影响地震反应谱，而且影响地表破裂面及位移幅值，同样若对于不同的活动断层类型(例如正断层、走滑断层、逆断层等)，由于具有一定厚度土层的地面破裂面不同，管道的抗震设计方法也存在着巨大的差异。
[0004]此外，对于震动峰值为0.4g以上的高烈度区，目前唯一的方式是使用Newmark-Hall方法与有限元数值模拟分析方法对管道应变进行分析，然后提出可行性建议，但是其建议和分析的结果与实际测试情况误差较大，不仅无法给予行之有效的管道抗震设计方法，而且也容易造成成本浪费，并耗费了大量的人力和物力。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法。本发明仅针对活动断层类型为逆断层、且震动峰值为0.4g以上的管道进行有效地设计。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，包括以下步骤:
[0008](I)选取逆断层，并任意选取需要安装在该逆断层中的管道，同时测量和记录该管道的参数，该参数包括管径d、壁厚δ以及弹性模量E ;
[0009](2)测量逆断层的断层倾角α，并分别计算该逆断层的地表垂直位错量Dct和地表水平位错量Dra ；
[0010](3)根据逆断层中的覆盖土层厚度H选取管道与断层的交角β，其中H为O?80m ；
[0011](4)根据地表水平位错量Dqi与交角β，利用公式AX=DaiCose计算出平行于管道轴向的断层位移ΛΧ，并利用公式AY=DaiSinP计算出管道法线方向上的断层位移ΛΥ;
9 J ο
[0012](5)利用公式ALe = 计算出管道压缩时，其最大容许的长度变化AL。，其
η中，L。为管道受压缩时断层一侧管道的滑动长度，
【权利要求】
1.一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)选取逆断层，并任意选取需要安装在该逆断层中的管道，同时测量和记录该管道的参数，该参数包括管径d、壁厚δ以及弹性模量E ;(2)测量逆断层的断层倾角α，并分别计算该逆断层的地表垂直位错量Dct和地表水平位错量Dch ；(3)根据逆断层中的覆盖土层厚度H选取管道与断层的交角β，其中H为O~80m;(4)根据地表水平位错量Dai与交角β，利用公式AX=DaiCose计算出平行于管道轴向的断层位移ΛΧ，并利用公式AY=DaiSinP计算出管道法线方向上的断层位移ΛΥ;(5)利用公式
2.根据权利要求1所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，若逆断层的土质为粉质黏土，则地表垂直位错量Dw利用公式InDcv=0.926M-0.025H+1.277sin α -7.125计算得到，地表水平位错量Dra利用公式InDra=0.926Μ-0.059Η-0.885sina -5.987计算得到，其中，M为该逆断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。
3.根据权利要求1所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，若逆断层的土质为黏土，则地表垂直位错量Dw利用公式InDcv=0.926M-0.028H+1.305sin a -7.192 计算得到，地表水平位错量 Dch 利用公式 InDai=0.926M-0.085H-0.861sina -5.573计算得到，其中，M为该逆断层在安装管道前所发生过的最大地震的里氏震级。
4.根据权利要求2或3所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述里氏震级M的取值为7.0~10.0。
5.根据权利要求4所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当O≤H〈30m时，β取30°~50° ;当30≤H〈50m时，β取20° ~40° ;当50<!1<80 时，β 取 20° ~50°。
6.根据权利要求5所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(5)中，当O≤H〈30m时，η取4.5~2.5 ;当30≤H〈50m时，η取2~1.7 ;当50≤H≤80时，η取1.5~I。
7.根据权利要求6所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤:(5a)利用公式
8.根据权利要求7所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(5a)中，σ。由公式Oc = mm 计算得到，其中，os为管道材料的标准屈服强度。
9.根据权利要求8所述的一种管道通过震动峰值为0.4g以上的逆断层的设计方法，其特征在于，所述步骤(5a)中，fs利用如下公式计算得到:<
【文档编号】G06F17/50GK103593533SQ201310594881
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】李强, 牟建, 李岳 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司