独塔自锚式悬索桥吊索力影响参数敏感性分析*

为了解成桥吊索力对构件刚度、索鞍位置、温度、吊索张拉力等参数的敏感性，保证自锚式悬索桥体系转换能够安全顺利地完成，以天水市罗家沟大桥为工程背景，采用解析法修正空缆线形、有限元法模拟施工过程，分析张拉前参数和张拉过程参数变化对成桥吊索力的影响。结果表明:刚性吊索索力对吊索抗拉刚度变化敏感，在实际施工前可根据实测数据对吊索张拉力进行适当调整；中、长吊索索力对张拉时环境温度比较敏感，中、长吊索临近的吊索索力对第1轮吊索的张拉力偏差比较敏感，在实际施工时应采取相应的措施对张拉力予以精确控制；吊索力对散索鞍沿滑动面滑动的边界处理较敏感，应在有限元建模和施工时予以重视。     

斜拉索跨越管桥安全状况评定方法研究

为有效地了解油气长输管道中斜拉索跨越管桥的安全状况,保障管道正常运行,建立一种斜拉索跨越管桥安全状况评定方法。在工程实际的基础上,借鉴《公路桥梁技术状况评定标准》斜拉桥技术状况评定思想,针对跨越油气管道自身特点,构建斜拉索跨越管桥安全状况评定指标体系。结合网络层次分析法和熵权法,计算指标的组合权重。根据指标评分,求得斜拉索管桥的安全状况分值,确定安全状况评定等级。结果表明:管桥系指标对斜拉索跨越管桥安全状况的影响程度最大,应作为安全保护工作的重点;实例分析中,斜拉索跨越管桥安全状况评定等级为3级,其中锚固墩安全状况较差,管道管理方应结合现场检测及安全状况评定结果,及时采取有效的治理措施。     

猫道架设与拆除安全技术探讨

猫道为大跨径悬索桥施工必备的临时结构,为主缆架设、索夹和吊索安装、钢箱梁吊装、主缆防护等提供施工操作平台、材料及工具运输通道,从始至终贯穿整个悬索桥上部构造安装施工使用。猫道作业贯穿整个桥梁的上部施工过程,猫道上的作业全部为高空作业,施工人员承受着天气状况、风速、雨水(雨雪)、台风等自然环境影响,猫道的架设与拆除难度大、危险程度高。因此对猫道架设的工艺安全保障;导索过江安全管理及安全技术;猫道承重索架设工艺及安全技术;猫道面层、侧网、扶手绳及横向通道梁的架设;猫道架设施工安全要求作出规范,同时对猫道架设与拆除安全技术作出规定,保证了猫道架设与拆除作业的安全。     

沉降土体对管道跨越结构应力影响的分析

为了更好地保障长输管道的安全稳定运行,针对长输管道当中的跨越结构进行了应力分析与计算。基于管道跨越结构其结构的特殊性,极容易受到断层、土体塌陷等地质灾害的影响。因此建立了跨越段埋地管道与土壤相互作用的有限元力学模型,分析了30°、40°、50°、60°跨越结构和不同范围土体发生沉降时,管道的应力变化情况。结果显示,当跨越结构中斜管段的角度确定后,便可计算出相应的安全沉降长度;当斜管段角度为50°时,沉降长度控制在13.6m以内,可保证跨越结构不发生塑性变形。通过研究为管道跨越段的安全设计提供了理论依据,该方法可应用在类似的管道跨越结构的应力设计当中。     

在役埋地燃气管道的可靠性与风险评估

分析了在役埋地燃气管道的可靠性与风险评估的重要性,说明了对在役管道进行风险评估是减少事故损失、节约维修资金、保障管道安全营运的有效途径。腐蚀是影响在役埋地燃气管道寿命的主要原因,提出了用于埋地燃气管道腐蚀风险评估的有效方法。     

矮塔斜拉桥单侧断索和双侧对称断索影响效应分析

为研究断索现象对矮塔斜拉桥力学性能和安全性的影响，以浙江某实际工程为背景，使用Midas/Civil建立有限元模型，研究单侧单束断索和双侧对称断索两种工况分别对斜拉索索力、塔顶DX位移和主梁跨中弯矩的影响。研究发现：单侧断索对断索侧索力和跨中弯矩、主塔塔顶DX位移的影响较大；双侧对称断索对主塔两侧索力和跨中弯矩影响趋势相同，对边塔塔顶DX位移影响较大；最外侧斜拉索断裂对3个力学指标的影响均为最大，故实际运营中应重视对外侧斜拉索的保护。     

X80天然气管道在役焊接应力分析与调控

为了探究X80天然气管道在役焊接的应力分布和变化规律，在考虑天然气介质的作用下，采用有限元方法模拟了X80天然气管道在役焊接应力场分布规律，分析了天然气工况参数和环境温度对X80天然气管道在役焊接应力的影响，并根据应力变化规律提出了降低X80天然气管道在役焊接应力的措施。研究结果表明:X80天然气管道轴向焊接应力和环向应力主要呈对称分布形式，且管道外壁的应力大于管道内壁上的应力；随着天然气压力和流速逐渐增大，轴向应力先增加后降低，而环向应力逐渐增大；当环境温度增大后，管道轴向和环向应力均呈下降趋势；降低天然气压力和流速、采用焊前预热能够有效降低焊接应力。研究结果可为我国X80天然气管道在役焊接安全提供参考。     

X80管道焊接残余应力分析与预测

针对焊接残余应力对油气管道的不利影响,采用基于有限元方法对西气东输X80 管道焊接接头的轴向和径向残余应力进行了数值模拟,并通过参数敏感性分析,研究了 焊接线能量和层间温度的对轴向残余应力和径向残余应力的影响规律。结果表明:轴向 残余应力随着焊接线能量和层间温度的升高而增大,而径向残余应力呈减小趋势;近焊 缝区的径向残余应力较中间层小,轴向残余应力较远焊缝区大。根据研究结果,提出了 最大残余应力的预测模型和减小焊接残余应力的措施,为保障我国在役X80油气管道的 安全生产具有重要意义。     

基于ASME B31G准则的油气管道腐蚀安全性评估

腐蚀是在役管道失效的最主要原因之一。腐蚀后的管道会造成局部减薄,使其局部承载力下降,一旦发生泄漏,极易发生火灾爆炸事故。采用通用的ASME B31G准则对管道进行腐蚀安全性评估,研究了不同级别管道的最大允许缺陷长度和最大安全运行压力,计算了不同腐蚀长度对管道安全性的影响,可以为管道维护策略和应急管理提供科学依据。     

油田在役石油井架安全检测及评价技术

从石油井架风灾害分析人手，客观分析了油田在役钻机井架不能正常工作或倾倒的根本原因。基于相似理论和基本假设，建立了石油井架计算机有限元模型，进行了结构有限元分析，并以JJ160／41-K型井架为例进行了现场实测。结果表明，基于有限元理论建立的石油井架安全检测与评价技术，能够满足当前石油勘探开发对在役石油钻机井架安全评价的基本需要。     

穿越水域输气管道裸露悬空段的应力敏感性分析

为保证穿越水域输气管道裸露悬空段的安全运行,需要对裸露悬空段的应力进行敏感性分析。根据流体动力学和固体力学理论,利用有 限元软件对水流冲击下的裸露悬空管段进行流固耦合模拟分析,并找出影响管道受力的主要因素。基于模拟计算结果,采用单因素敏感性分析 法分析各影响因素对管道应力的影响程度,计算各敏感度系数并识别出影响管道应力的关键因素。计算结果表明:裸露悬空管段的径厚比和悬 空长度为影响管道应力的关键因素,两者与管道应力同方向变化,且管道应力对径厚比的敏感性相较于其对悬空长度更强。     

200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全操作分析

为保证200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全运行,从初始能量出发,对高压氧气系统充气、供气、排气时管道内的激波管流动、绝热压缩等过程进行安全分析,并提出针对性安全措施。结果表明:对于充气管道内存在的激波管流动,当驱动气体压力为20 MPa、被驱动气体压力为0.1 MPa时,激波反射后末端气体温度远远高于200 ℃,通过减小阀门开启速度,对阀前管道进行充气以减小上下游压差,可避免因绝热压缩产生的高温;供气管道充填时,管道内最高温度为73 ℃,通过控制充填速度,可进一步降低管道内氧气温度;通过高压排气、低压排气2种模式,可满足国标中对氧气流速的要求。研究结果可为氧气管道远程安全操作提供参考。     

水网地区漂浮输气管道安全评估方法研究

为防治水网地区河流穿越管道形成漂浮管段而发生事故,需要对漂浮管道进行安全评估。根据工程实例,建立水流作用下漂浮管道的力学模型,构建基于土弹簧法的有限元实体模型,采用有限元软件对漂浮输气管道进行仿真计算。然后,根据计算不同漂浮长度下的管道应力,分析管道最大应力比率在漂浮长度影响下的变化规律,建立漂浮管段安全评估模型。最后,结合实例对管道安全评估模型流程进行说明。实例分析结果简洁明了地反映出该漂浮输气管道处于安全运行状态,与实际情况相符,表明该安全评估方法是有效的。     

横向穿越滑坡段埋地管道应变响应特性研究*

为准确描述横向滑坡作用下管道非线性响应特征,采用非线性自适应网格技术建立横向穿越滑坡段埋地管道三维有限元模型,利用非线性接触模型表征管土之间、滑坡体与非滑坡体之间的相互作用,探究滑坡位移、埋深及壁厚对管道应变响应特性的影响规律。研究结果表明:随着滑坡位移增大,滑坡体与非滑坡体交界区域和管道位移最大区域两侧管道应变显著增大,易发生失效;结合应变失效判定准则分析,管道不发生失效的最大滑坡位移、最小管道壁厚及最大埋深,在本文算例中分别是0.36 m、9.50 mm、0.97 m。因此管道经过滑坡区时,可适当增大壁厚、减小埋深;滑坡发生后,应重点关注滑坡体与非滑坡体交界区域及管道位移最大区域两侧的变形情况。研究结果可为穿越横向滑坡管道的设计及安全运营提供一定参考。     

氢燃料动力船岸基式加注作业泄漏扩散模拟及影响因素分析

为保障氢燃料动力船加注作业安全,基于FLACS软件构建模拟模型,将模拟与实验结果进行对比,分析泄漏方向、大气稳定度、风速等因素对氢燃料动力船岸基式加注作业泄漏扩散的影响,并基于模拟结果划定加注作业限制区域及警戒区域。研究结果表明:FLACS模拟结果与实验结果吻合较好;大气越稳定,泄漏后的氢气云越难扩散;水平方向上,氢气云扩散距离随风速的增大先小幅增加后降低;垂直方向上,较高风速对氢气云扩散存在促进作用;建议水上加氢站的控制室在原先设计的基础上向内移动5 m以上;建议取沿船长方向125 m、沿船宽方向21 m、沿垂直方向24 m为包络线,设置加注限制区域,该区域内禁止无关人员进入,并严禁任何形式的点火源。     

滑索运动特性及关键部件受力分析

本文主要研究不同无荷拉力对滑索的运行速度以及承载索拉力变化的影响。首先建立承载索数学模型,获得承载索的静力线型;然后导入动力学分析软件ADAMS进行运动仿真分析,获得运行速度曲线,得到无荷拉力与进站速度之间的关系;最后提取滑具运行过程中对承载索施加的动载荷数据带入线型模型进行有限元分析,得到承载索的拉力变化规律,在此基础上对承载索进行了强度分析以及对滑具轮轴进行了疲劳分析,为滑索安全性设计提供可靠的理论支持。     

基于JSA-BN的水上提管维修作业风险分析

为保障海底油气管道维修作业安全,提出1种基于JSA-BN的作业风险分析方法。采用JSA方法辨识分析水上提管维修作业过程中潜在的风险因素,得出不同作业步骤的风险等级;建立水上提管维修作业贝叶斯网络模型,计算出各作业环节的成功概率;依托贝叶斯网络的逆向推理及敏感性分析能力,实现水上提管维修作业风险薄弱点的定量预测和评估。研究结果表明:提出的基于JSA-BN的作业风险分析方法可应用于近岸海底管道应急维修作业风险分析;在整个水上提管维修作业活动中,提管作业和切割破损管道作业为关键作业环节,提升过程中碰撞、掉落事件为薄弱风险因素。     

大落差原油管道投产充水过程研究

为了探究大落差管道充水投产过程中存在的不满流及低点超压问题,以中缅原油管道怒江跨越段为例（其最大高差达1 480 m）,基于OLGA多相流瞬态模拟方法,对大落差原油管道充水过程进行仿真研究,重点分析到达管道不同低点位置的最大速度、压力及相应持液率,得到不同输量条件下不同低点位置的水流速度、压力及持液率随时间变化规律。结果表明:当输量为900~2 000 m3/h时该管道中存在的段塞流概率降低57%,同时减少了管压波动以及对管道和设备的破坏,提高了管道输送效率。     

基于SAPSO-BP网络模型的海洋平台落物碰撞损伤分析

为了确保海洋平台作业过程中落物坠落对甲板撞击后的结构安全,对坠落立管撞击海洋平台甲板的过程进行了非线性仿真分析。运用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对坠落立管不同撞击角度撞击海洋平台甲板进行模拟计算,得到甲板在不同工况下的损伤情况。运用1种自适应性变异的粒子群优化算法SAPSO与BP神经网络结合［1］,对海洋平台进行落物碰撞损伤分析。研究结果表明:落物与垂直方向偏离5°～10°为坠落时最危险的工况。SAPSO-BP提高了BP神经网络的拟合能力,减小了拟合误差,提高了拟合精度,验证了SAPSO-BP网络模型的实用性和可靠性。综合考虑制定适用于海洋平台落物安全的工作程序和平台及设备的防护措施,为海洋平台作业中落物风险评估和海洋平台作业安全保障提供参考。