某地區6.0級地震使工(gong)廠(chang)架空管道管架倒塌、管線掉(diao)落(luo)及錯(cuo)位。過(guo)大的管道位移會造成管道焊縫、法蘭(lan)及螺紋接口泄漏,泄漏的油氣污染環境,并引起火災。
地(di)震(zhen)發(fa)生時,震(zhen)源會(hui)向外(wai)輻射兩種不(bu)同類(lei)型的地(di)震(zhen)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo):縱(zong)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)、橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。其中縱(zong)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)地(di)殼(ke)中傳(chuan)(chuan)播(bo)速度為5.5~7km/s,它最先向外(wai)擴散,使地(di)面上下震(zhen)動,但破(po)壞(huai)(huai)性(xing)較(jiao)弱。橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)地(di)殼(ke)中的傳(chuan)(chuan)播(bo)速度為3.2~4km/s,在(zai)(zai)縱(zong)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)之后(hou)到達,它使地(di)面發(fa)生前后(hou)、左右(you)抖動,破(po)壞(huai)(huai)性(xing)相對較(jiao)強。橫(heng)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)和縱(zong)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)在(zai)(zai)地(di)表相遇后(hou),會(hui)激發(fa)產生一種叫做(zuo)面波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)的混合波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo),波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長大(da)、振幅強,只能沿(yan)地(di)表傳(chuan)(chuan)播(bo)。面波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)就是造成地(di)表及(ji)建筑物被強烈破(po)壞(huai)(huai)的罪魁禍首(shou)。
壓力管道抗(kang)震(zhen)設計(ji)本質上是增加管道系統的剛(gang)度,減少不(bu)合理管道材料(liao)的使用,確保在(zai)地震(zhen)波(bo)到達時,管道不(bu)因(yin)地震(zhen)荷(he)載的作用而錯(cuo)位或泄漏著(zhu)火(huo)。非埋地管道的抗(kang)震(zhen)設計(ji)一般執行SH/T 3039《石(shi)油化工非埋地管道抗(kang)震(zhen)設計(ji)規(gui)范(fan)》。設計(ji)原則(ze)主要包括以下幾方面。
①. 抗震設(she)防烈(lie)度6度及以上(shang)地區(qu),應(ying)進行抗震設(she)計。
②. 管(guan)道材(cai)料宜選用鋼制材(cai)料,嚴(yan)禁(jin)在有毒可燃(ran)介質選用填料函補償器。
③. 自力跨越(yue)道(dao)(dao)(dao)路(lu)的管道(dao)(dao)(dao)應(ying)有防(fang)傾倒措施。設防(fang)烈度為8度及9度時,應(ying)自力跨越(yue)道(dao)(dao)(dao)路(lu)。
④. 管架(jia)上應有防止(zhi)管道側(ce)向(xiang)滑落的措施(shi)(shi),豎直管道也應有導向(xiang)措施(shi)(shi)。
⑤. 管道(dao)應(ying)進行抗(kang)震(zhen)驗(yan)(yan)算。管道(dao)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)震(zhen)驗(yan)(yan)算僅考慮(lv)水平方向作(zuo)用,不考慮(lv)垂(chui)直(zhi)方向作(zuo)用,應(ying)分(fen)別對水平面內兩個主軸進行驗(yan)(yan)算。按照壓(ya)(ya)力管道(dao)規范(fan),核算偶(ou)然荷(he)載(zai)(zai)(zai)(安(an)全閥(fa)泄放、水錘、地震(zhen)、風(feng)等視為(wei)偶(ou)然荷(he)載(zai)(zai)(zai))與持續(xu)(xu)荷(he)載(zai)(zai)(zai)(重力、壓(ya)(ya)力、支(zhi)架反力等稱為(wei)持續(xu)(xu)荷(he)載(zai)(zai)(zai),不包含熱脹冷縮荷(he)載(zai)(zai)(zai))作(zuo)用下,管道(dao)總應(ying)力(ASME31.3為(wei)縱向應(ying)力)之(zhi)和(he),也就是考慮(lv)偶(ou)然荷(he)載(zai)(zai)(zai)和(he)持續(xu)(xu)荷(he)載(zai)(zai)(zai)共(gong)同(tong)作(zuo)用時(shi)的(de)(de)(de)(de)一次應(ying)力,不超過計(ji)算溫(wen)度下許(xu)用應(ying)力的(de)(de)(de)(de)1.33倍。地震(zhen)和(he)風(feng)荷(he)載(zai)(zai)(zai)作(zuo)用不考慮(lv)同(tong)時(shi)發生。抗(kang)震(zhen)驗(yan)(yan)算本身屬于壓(ya)(ya)力管道(dao)應(ying)力分(fen)析的(de)(de)(de)(de)靜(jing)力分(fen)析范(fan)疇。
在(zai)項目(mu)初始階段,要根據項目(mu)設(she)(she)計(ji)(ji)基礎資料(liao),確(que)定(ding)項目(mu)的(de)抗震設(she)(she)防烈(lie)(lie)度(注意和地震烈(lie)(lie)度的(de)區別)。平時(shi)(shi)設(she)(she)計(ji)(ji)時(shi)(shi),管(guan)道系(xi)統應(ying)有一(yi)定(ding)的(de)剛度,可以(yi)通過一(yi)定(ding)量的(de)限(xian)制性支(zhi)架來實現,例如固定(ding)支(zhi)架和導向支(zhi)架等。管(guan)道抗震設(she)(she)計(ji)(ji)見《管(guan)道應(ying)力分析(xi)與(yu)工(gong)程應(ying)用》的(de)詳(xiang)細講述。