一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣管道領(lǐng)域，尤其涉及一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)輸油氣管道沿線地理環(huán)境復(fù)雜，在自然因素以及洪水、滑坡、黃土濕陷等地質(zhì)災(zāi) 害的影響下，埋地油氣管道往往發(fā)生管溝侵蝕，甚至出現(xiàn)一定長(zhǎng)度的裸露懸空段。此時(shí)，在 管道自身和內(nèi)部流體介質(zhì)自身的重力作用下，懸空管道會(huì)發(fā)生變形，較大的變形會(huì)導(dǎo)致管 道失效，造成嚴(yán)重的事故。
[0003] 鑒于此，國內(nèi)外許多學(xué)者從不同角度對(duì)懸空管道的安全進(jìn)行了分析。比如，某學(xué)者 依據(jù)強(qiáng)度理論建立了懸空管道沉降失效評(píng)估模型；比如，某學(xué)者針對(duì)穿過黃土高原地區(qū)的 西氣東輸管道工程，利用彈性地基梁理論分析了管道在塌陷時(shí)的力學(xué)模型；比如，某學(xué)者對(duì) 地表沖溝條件下的懸空管道進(jìn)行了仿真計(jì)算；比如，某學(xué)者建立了黃土濕陷段懸空管道受 力的彈塑性地基模型，指出該模型較Winkler地基模型計(jì)算精度更高，更符合工程應(yīng)用。以 上討論大多依據(jù)數(shù)值模擬和強(qiáng)度理論對(duì)懸空管道的安全狀態(tài)進(jìn)行校核，卻不能準(zhǔn)確的對(duì)埋 地懸空管道的可靠度進(jìn)行測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法準(zhǔn)確地對(duì) 埋地懸空管道的可靠度進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法，包括：
[0006] 確定所述埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度〇s;
[0007] 基于所述屈服強(qiáng)度％確定所述埋地懸空管道失效功能函數(shù)
其中〇:表示所述埋地懸空管道的軸向應(yīng)力，〇2表示所述埋地懸空管道的環(huán)向應(yīng)力，σ3表示所 述埋地懸空管道的徑向應(yīng)力；
[0008] 采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1和所述環(huán)向應(yīng)力〇2;
[0009] 按照公式
確定所述埋地懸空管道的失效概率，其中，當(dāng)g(X)<〇時(shí)， Ig(X) = l，當(dāng)g(X) 2 0時(shí)，Ig(X)=0。
[0010] 可選的，在所述確定所述埋地懸空管道的失效概率之后，所述方法還包括：
[0011] 基于公式/? = 2確定所述埋地懸空管道的可靠度指標(biāo)； σ
[0012] 其中，β表示所述可靠度指標(biāo)；
[0013] u表示所述失效功能函數(shù)的概率分布的均值；
[0014] 〇表示所述失效功能函數(shù)的概率分布的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0015] 可選的，所述軸向應(yīng)力〇1采用以下公式計(jì)算獲得：
[0016]
[0017]其中，〇p表示內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力；
[0018] 表示水平拉力引起的軸向應(yīng)力；
[0019] 〇q表示管道彎矩引起的軸向應(yīng)力；
[0020] 〇At表示溫度差引起的軸向應(yīng)力。
[0021 ]可選的，所述環(huán)向應(yīng)力〇2通過以下公式計(jì)算獲得：
[0022]
[0023] 其中，？3為所述埋地懸空管道的內(nèi)壓；
[0024] D表示所述埋地懸空管道的外徑；
[0025] t表示所述埋地懸空管道的壁厚。
[0026] 可選的，在所述采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1和所述環(huán)向 應(yīng)力〇2之前，所述方法還包括：
[0027]確定所述埋地懸空管道的懸空管道撓曲線微分方程：
[0028]
[0029] 其中，Mo表示管土交界處所述埋地懸空管道的截面彎矩；
[0030] No表示所述埋地懸空管道所受的水平拉力；
[0031 ] y表示所述埋地懸空管道的縱向坐標(biāo)；
[0032] X表示所述埋地懸空管道的橫向坐標(biāo)；
[0033] 表示管土交界處管道撓度；
[0034] q表示所述埋地懸空管道的作用荷載；
[0035] 1表示所述埋地懸空管道的長(zhǎng)度；
[0036]確定出所述微分方程的最大值所在位置。
[0037] 可選的，所述采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1和所述環(huán)向應(yīng) 力〇2,具體為：
[0038] 采用隨機(jī)抽樣法獲得N組所述最大值所在位置的所述軸向應(yīng)力〇1。
[0039]本發(fā)明有益效果如下：
[0040]由于在本發(fā)明實(shí)施例中，首先確定所述埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度〇s;然后，基于所述 屈服強(qiáng)度〇s確定所述埋地懸空管道失效功能函數(shù)濟(jì)I
其中〇:表示所述埋地懸空管道的軸向應(yīng)力，〇2表示所述埋地懸空管道的環(huán)向應(yīng)力，σ3表示所 述埋地懸空管道的徑向應(yīng)力;接著，采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1 和所述環(huán)向應(yīng)力σ2;最后，按照公式A = + t切幻確定所述埋地懸空管道的失效概率，其 中，當(dāng)g(x) <〇時(shí)，Ig(x) = 1，當(dāng)g(x) 2 〇時(shí)，Ig(x) =〇。也即是說，能夠通過埋地懸空管道的 屈服強(qiáng)度〇3、軸向應(yīng)力〇1、環(huán)向應(yīng)力〇2和徑向應(yīng)力〇3確定出埋地懸空管道的失效概率，而基 于失效概率能夠方便的確定出埋地懸空管道的可靠性，達(dá)到了能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出埋地管道 的可靠性的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法的流程圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中埋地懸空管道力學(xué)模型的示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中管道上方覆土示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 本發(fā)明提供一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法準(zhǔn)確的對(duì) 埋地懸空管道的可靠度進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)問題。
[0045] 本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決上述的技術(shù)問題，總體思路如下：
[0046] 首先確定所述埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度〇s;然后，基于所述屈服強(qiáng)度〇s確定所述埋 地懸空管道失效功能函數(shù)
其中表示 所述埋地懸空管道的軸向應(yīng)力，〇2表示所述埋地懸空管道的環(huán)向應(yīng)力，〇3表示所述埋地懸空 管道的徑向應(yīng)力；接著，采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1和所述環(huán)向 應(yīng)力σ2;最后，按照公式巧=^τ?屻夂)確定所述埋地懸空管道的失效概率，其中，當(dāng)g(X)<〇 時(shí)，Ig(x) = 1，當(dāng)g(x) 2 〇時(shí)，Ig(x) = 〇。也就是說，能夠通過埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度、軸 向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力〇2和徑向應(yīng)力〇3確定出埋地懸空管道的失效概率，而基于失效概率能夠 方便地確定出埋地懸空管道的可靠性，達(dá)到了能夠準(zhǔn)確測(cè)量出埋地管道的可靠性的技術(shù)效 果。
[0047] 為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面通過附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案 做詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的詳 細(xì)的說明，而不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例 中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例提供一種埋地懸空管道可靠度測(cè)量方法，請(qǐng)參考圖1，包括：
[0049]步驟S101:確定所述埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度〇s;
[0050]步驟S 102:基于所述屈服強(qiáng)度~確定所述埋地懸空管道失效功能函數(shù)
其中〇1表示所述埋地懸空管道的軸向 應(yīng)力，〇2表示所述埋地懸空管道的環(huán)向應(yīng)力，〇3表示所述埋地懸空管道的徑向應(yīng)力；
[0051 ]步驟S103:采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力σ#ρ所述環(huán)向應(yīng)力 〇2 ；
[0052] 步驟S104:按照公式巧=+$：屻.?確定所述埋地懸空管道的失效概率，其中，當(dāng)g (Χ)<0時(shí)，Ig(X) = l，當(dāng) g(X)2 0時(shí)，Ig(X)=0。
[0053] 在具體實(shí)施過程中，本發(fā)明實(shí)施例中所用到的算例隨機(jī)變量如表1所示，算例常量 如表2所示，當(dāng)然，在具體實(shí)施過程中，算例隨機(jī)變量和算例常量還可以為其他值，本發(fā)明實(shí) 施例不作限制。
[0054] 表 1
[0055]
[0059] 步驟S101中，可以直接查找表1獲得埋地懸空管道的屈服強(qiáng)度〇s。
[0060] 在具體實(shí)施過程中，在基于步驟S102采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸 向應(yīng)力σχ和所述環(huán)向應(yīng)力〇2之前，所述方法還包括：
[0061] 確定所述埋地懸空管道的懸空管道撓曲線微分方程：
[0062]
[0063] 其中，Mo表示管土交界處所述埋地懸空管道的截面彎矩；
[0064] No表示所述埋地懸空管道所受的水平拉力；
[0065] y表示所述埋地懸空管道的縱向坐標(biāo)；
[0066] X表示所述埋地懸空管道的橫向坐標(biāo)；
[0067] 表示管土交界處管道撓度；
[0068] q表示所述埋地懸空管道的作用荷載；
[0069] 1表示所述埋地懸空管道的長(zhǎng)度；
[0070] 確定出所述微分方程的最大值所在位置。
[0071] 進(jìn)而步驟S103中，所述采用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行N次采樣獲得N組所述軸向應(yīng)力〇1，具 體為:采用隨機(jī)抽樣法獲得N組所述最大值所在位置的所述軸向應(yīng)力〇1。
[0072]步驟S103中，所述軸向應(yīng)力〇1采用以下公式計(jì)算獲得：
[0073] σ,^σ^+σ-^+σ^+σ^
[0074] 其中，σρ表示內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力；
[0075] 表示水平拉力引起的軸向應(yīng)力；
[0076] 〇q表示管道彎矩引起的軸向應(yīng)力；
[0077] oAt表示溫度差引起的軸向應(yīng)力。
[0078] 步驟S103中，所述環(huán)向應(yīng)力〇2通過以下公式計(jì)算獲得：
[0079]
[0080] 其中，？3為所述埋地懸空管道的內(nèi)壓；
[0081 ] D表示所述埋地懸空管道的外徑；
[0082] t表示所述埋地懸空管道的壁厚。
[0