一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气管段运输技术领域，特别涉及一种黄土湿陷区管段可靠度获取方 法。
【背景技术】
[0002] 黄土和黄土状土覆盖着全球大陆面积的2. 5%以上。我国黄土面积约为64万平方 公里，是世界上分布最广泛的地区，主要分布在西北，其次为华北平原及东北的南部地区。 黄土湿陷是我国黄土地区特有的地质灾害，严重威胁了长输油气管段的安全运营。
[0003] GB50025/2004《湿陷性黄土地区建筑规范》对黄土区管段建设时的黄土夯实进行 了规定；Q/SY1300/2010《黄土地区油气管段工程地质灾害防治措施施工技术规范》对油气 管段施工过程进行了规范，但均未提出对运营中的长输油气管段穿越黄土湿陷区产生悬空 的管段进行可靠度计算的方法。西气东输管段、北京天然气管段、西部管段等公司每年都要 对黄土湿陷区管段花费大量的人力物力进行巡查及安全评价。
[0004] 现有技术中，对黄土湿陷区形成悬跨管段进行定量评价方法通常采用解析法或者 有限元分析法，将悬跨管段简化为梁模型，通过不同的支撑条件进行求解，计算该管段的可 靠度。但是这些方法均未考虑黄土土质自身的特殊性，也未考虑管段自身的材料特性及管 段的保护措施，使得计算获得的可靠度不准确，不能真实反应悬跨管段的可靠度。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，用于解决现有技术中管 段可靠度计算不准确的技术问题，提高获取管段可靠度的准确性。
[0006] 本申请实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，所述方法包括：
[0007] 获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，所述悬跨长度指标用于表征因悬跨 长度变化导致所述管段发送故障的几率；
[0008] 根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标；
[0009] 检测获得所述黄土湿陷区的湿陷系数，根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量 指标，所述湿陷量指标用于表征因所述黄土湿陷区湿陷量变化导致所述管段故障的几率；
[0010] 获得所述管段的防护修复指标，所述防护修复指标用于表征因防护措施或修复措 施的影响所述管段发生故障的几率；
[0011] 获得所述管段的可靠性分析功能函数
，并根据所述可靠性分析功 能函数获得所述管段的可靠度，其中，Zi表示所述悬跨长度指标、Z2表示所述湿陷量指标的 乘积、Z3表示所述性能指标、Z4表示所述防护修复指标。
[0012] 可选的，所述获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，包括：获得所述管段的 当前实际悬跨长度和极限危险悬跨长度；根据公式忑=4计算获得所述悬跨长度指标的取 值范围，其中，L表示所述当前实际悬跨长度或实际悬跨长度的极限值，1表示所述极限危 险悬跨长度。
[0013] 可选的，所述方法包括：获得所述管段的最大轴向拉力；根据所述最大轴向拉力、 所述管段的抗弯截面系数、弯矩、外径，及所述管段所在地基的反力系数计算获得所述极限 危险悬跨长度。
[0014] 可选的，所述根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标， 包括：根据公式2: = 11计算获得所述性质指标的取值范围，其中，SiS已使用年数或所述管 段的使用寿命，S2为所述使用寿命。
[0015] 可选的，所述根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，包括：获得所述湿陷 量指标值的最大值为1;根据公式&=rand( δs)计算获得所述湿陷量指标的最小值，其 中，h表示所述湿陷系数，rand()表示模拟蒙特卡洛方法取随机值的函数。
[0016] 可选的，所述获得所述管段的防护修复指标，包括：
[0017] 获得在所述管段没有防护措施或未进行修复时所述防护修复指标的最大值为1 ; 根据公式&= 1-(0. 8a) %十算获得所述防护修复指标的最小值，其中，a表示管段防护措施 的保护能力或者修复措施的修复程度，〇 <a< 1，b表示管段采用防护之后的防护年数或 者采用修复措施之后的修复年数，b多0。
[0018] 可选的，所述根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，包括：
[0019] 根据所述所述悬跨长度指标、所述性质指标、湿陷量指标及所述防护修复指标的 取值范围，对所述可靠性分析功能函数采用中心点法进行概率计算，获得所述可靠性分析 功能函数的平均值和标准差；将所述平均值和所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度 指标，或者，将所述平均值减一后与所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度指标；根据 所述可靠度指标获得所述可靠度。
[0020] 本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：
[0021] 在计算管段的可靠度时，根据管段的悬跨长度指标、性质指标、湿陷量指标及防护 修复指标获得管段的可靠性分析功能函数，使得可靠性分析功能函数不仅考虑了管段的自 身性质、防护修复措施对可靠度的影响，还考虑了管段的悬跨长度、所在黄土湿陷区的湿陷 系数对可靠度的影响，增加了可靠度计算的准确性，解决了现有技术中管段可靠度计算不 准确的技术问题，提高管段悬跨管段可靠度计算的准确性。
【附图说明】
[0022] 图1为本申请实施例提供的一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 在本申请实施例提供的技术方案中，通过据管段的悬跨长度指标、性质指标、湿陷 量指标及防护修复指标获得管段的可靠性分析功能函数，并根据该可靠性分析功能函数计 算获得管段的可靠度，以解决现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高可靠度 计算的准确性。
[0024] 下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、【具体实施方式】及其对应 能够达到的有益效果进行详细的阐述。
[0025] 实施例
[0026] 请参考图1，本申请实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，所述方法包 括：
[0027] S101 :获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，所述悬跨长度指标用于表征 因悬跨长度变化导致所述管段发送故障的几率；
[0028] S102 :根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标；
[0029] S103:检测获得所述黄土湿陷区的湿陷系数，根据所述湿陷系数获得所述管段的 湿陷量指标，所述湿陷量指标用于表征因所述黄土湿陷区湿陷量变化导致所述管段故障的 几率；
[0030] S104:获得所述管段的防护修复指标，所述防护修复指标用于表征因防护措施或 修复措施的影响所述管段发生故障的几率；
[0031] S105 :获得所述管段的可靠性分析功能函数：
牛根据所述可靠性 分析功能函数获得所述管段的可靠度，其中，Zi表示所述悬跨长度指标、Z2表示所述湿陷量 指标的乘积、z3表示所述性能指标、Z4表示所述防护修复指标。
[0032] S101、悬跨长度指标的确定
[0033] 由于管道湿陷引起悬跨后长度大小影响因素较多，许多因素具有不确定性及随机 性，但管道根据Mises破坏准则确定的悬跨长度的极值是已定的。因悬跨长度变化导致管 段发送故障的几率我们用悬跨长度指标来表示。根据管道的自身性质可以假定悬跨长度为 实际悬跨长度的极限值即极限危险悬跨长度1时，管段超出自身的承载能力而发生故障甚 至断裂，那么此时悬跨长度指标ZiS1，完全未发生悬空时，指标Z 0,即Zie[0, 1]，指 标Zi可以表示成：
[0034] Z=j ：(1)：
[0035] 其中，L表示实际悬跨长度；1表示极限危险悬跨长度。根据管段的当前实际悬跨 长度，代入公式（1)可以获得管段当前的最小悬跨长度指标，进一步可以确定管段悬跨长 度指标当前的取值范围。计算管段可靠度指标时，可以直接根据当前管段的最小悬跨长度 指标计算获得；也可以进一步由Zi的概率分布类型和悬跨长度指标当前的取值范围，确定 Zi的均值和方差，根据Zi的均值和方差计算获得。
[0036] 具体的，管段的极限危险悬跨长度可以根据下述方式获得：
[0037] 根据Von-Mises破坏准则，确定黄土穿越区管段的轴向拉力H，环向应力C，径向 应力R，
[σΛ]计算该悬跨的临界危险长度即极限危险悬 跨长度1。其中，σs表不管道材料的屈服强度，对于长输油气管段：R= 〇，，Ρ为管 2.1 段内压，t为管段壁厚，D是管段外径，Η由下述假定管段符合悬垂弹性支撑模型方法计算。
[0038]确定参数f0、q、k、M0、D、k0、1、α、φρφ2、φ3、φ4、φ5、约(4>、十算轴向力Η， 其中，fc为悬垂段与埋设段吻接截面的横向位移，q为管段的线重度（包括管材、管内介质 的总重），令式中EI为抗弯截面系数，M。为弯矩，D为管段外径，k。为地基反力 系数，1为管段悬跨长度，令u=kl，α、φρφ2、φ3、φ4、、式^均为中间变量，根 据下列公式计算以上参数：
[0050] 其中，y表示的是该管道悬垂段的变形曲线中的纵向位移，X是管道轴向坐标。