GB50470-2008 油氣輸送管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范

UDC

中華人民共和國國家標準-

PGB50470-2008

油氣輸送管道線路工程

抗震技術(shù)規(guī)范

Seismictechnicalcodeforoilandgas

transmissionpipelineengineering

2008-11-27發(fā)布2009-07-01實施

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部

聯(lián)合發(fā)布

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公告

第168號

關(guān)于發(fā)布國家標準《油氣輸送

管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范》的公告

現(xiàn)批準《油氣輸送管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范》為國家標準，

編號為GB50470-2008，自2009年7月1日起實施。其中，第

4.1.1、4.1.2、6.1.1條為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。

本規(guī)范由我部標準定額研究所組織中國計劃出版社出版發(fā)

行。

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部

二00八年十一月二十七日

前言

本規(guī)范是根據(jù)建設(shè)部"關(guān)于印發(fā)((2006年工程建設(shè)標準規(guī)范

制訂、修訂計劃(第二批川的通知"(建標(2006J136號)的要求，由

中國石油天然氣管道局會同有關(guān)單位共同編制完成。

本規(guī)范共分9章和6個附錄，主要內(nèi)容包括:總則，術(shù)語和符

號，一般規(guī)定，抗震設(shè)防要求，工程勘察及場地劃分，管道抗震設(shè)

計，管道抗震措施，管道抗震施工和管道線路工程抗震驗收。

本規(guī)范在編制過程中，編制組總結(jié)了多年油氣輸送管道抗震

設(shè)計、施工和驗收的經(jīng)驗，借鑒了國內(nèi)已有的標準以及國外先進規(guī)

范，并廣泛征求了國內(nèi)有關(guān)單位、專家的意見，經(jīng)反復(fù)修改，最后經(jīng)

審查定稿。

本規(guī)植中以黑體字標志的條文為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。

本規(guī)范由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部負責(zé)管理和對強制性條文的解

釋，由中國石油天然氣管道局負責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容解釋。本規(guī)范在

執(zhí)行過程中，請各單位結(jié)合工程實踐，總結(jié)經(jīng)驗，積累資料，如發(fā)現(xiàn)

需要修改或補充之處，請將意見和建議反饋給中國石油天然氣管

道局質(zhì)量安全環(huán)保部(地址:河北省廊坊市廣陽道87號，郵政編

碼:065000)，以便今后修訂時參考。

本規(guī)范主編單位、參編單位和主要起草人:

主編單位:中國石油天然氣管道局

參編單位:中國海洋大學(xué)

中國石油天然氣股份有限公司管道分公司

中國石油天然氣管道工程有限公司

中國地震局工程力學(xué)研究所

中國地震局地球物理研究所

.1-

中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分乞

司

中油朗戚監(jiān)理有限責(zé)任公司

中油中州工程監(jiān)理有限公司

主要起草人:馬騁馮啟民高澤濤王錦生張懷法

劉根友劉愛文于爾捷王玉洲何莉娟

吳建中佟雷孟國忠楊曉秋胡道華

高惠英續(xù)理郭恩棟戚雪疆鮑宇

蔡曉悅

?2?

1總則

1.0.1為貫徹《中華人民共和國防震減災(zāi)法))，保障油氣輸送管道

線路工程安全，達到經(jīng)濟、適用的目的，滿足使用功能要求，制定本

規(guī)范。

1.O.2本規(guī)范適用于地震動峰值加速度大于或等于O.05g至小

于或等于O.40g地區(qū)的陸上鋼質(zhì)油氣輸送管道線路工程的新建、

擴建和改建工程的抗震勘察、設(shè)計、施工及驗收。

1.O.3油氣輸送管道線路工程勘察、設(shè)計、施工及驗收，除應(yīng)執(zhí)行

本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。

?1?

2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

2.1.1管道場地pipelinesite

以管道軸線為中心每側(cè)200m寬的范圍。

2.1.2重要區(qū)段importantsectionforpipeline

輸氣干線管道經(jīng)過的四級地區(qū)的區(qū)段以及在所經(jīng)過的河流、

湖泊、水庫和人口密集區(qū)設(shè)置的管道兩端截斷閥之間的輸油氣干

線管道區(qū)段。

2.1.3一般區(qū)段generalsectionforpipeline

除重要區(qū)段以外的油氣輸送管道區(qū)段。

2.1.4危險地段dangerousarea

全新世活動斷層及地震時可能發(fā)生地裂、滑坡、崩塌、嚴重液

化、地陷等地段。

2.1.5管道線路工程設(shè)計地震動參數(shù)seismicdesignparame-

tersofgroundmotionforoilandgaspipeline

管道線路工程抗震設(shè)計所采用的對應(yīng)于50年超越概率

10%、5%或2%的設(shè)計地震動峰值加速度、峰值速度、反應(yīng)譜特征

周期、地震動時間過程曲線等參數(shù)。

號

2.2符

A管道橫斷面面積;

G一一設(shè)計地震動峰值加速度;

Ci-第i塊滑坡體沿滑動面巖士的粘聚力;

c一一土的粘聚力;

D管道外徑;

?2?

DL→一土彈簧間距;

d場地土層計算深度;

do液化土特征深度;

db管道底部埋置深度;

di一一場地土層計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度;

d~-i點所在土層厚度;

d，→-飽和土標準貫入試驗點深度;

d'i-第i個標準貫入點的深度;

du-上覆蓋非液化土層厚度;

dw地下水位深度;

E-一管道材料的彈性模量;

EI二一管道應(yīng)力-應(yīng)變簡化折線中彈性區(qū)的材料模量;

Ez管道應(yīng)力『應(yīng)變簡化折線中彈塑性區(qū)的材料模量;

Ei→一第z塊滑坡體的剩余下推力;

Ei-I第i-l塊滑坡體的剩余下推力;

F一一作用于等效非線性彈簧的外力;

Fi二一一滑坡體第i土條的地震水平力;

!u→一沿管軸方向管土之間的滑動摩擦力;

!ak-一由載荷試驗等方法得到的地基承載力特征值;

!,沿管軸方向土壤與管道外表面之間單位長度上的摩

擦力;

g一一重力加速度;

H一-管道軸線至管溝上表面之間的埋深;

I二一管道橫斷面慣'性矩;

1lE液化指數(shù);

1p塑性指數(shù);

Ks-一地基反力模量;

Ks1-一滑坡體穩(wěn)定系數(shù);

h一一滑坡體安全系數(shù);

?3?

走?！寥缐毫ο禂?shù);

兒地基彈簧常數(shù);

L一←→摩擦力tu作用的有效長度;

Li.-→滑坡體每條土的滑動弧的長度;

L'i←一→土體滑動的長度;

Lt二-斷層一側(cè)的管道滑動長度;

Ly管道在液化域中的長度;

No←-液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值;

N63.5→-飽和士標準貫入錘擊數(shù)實測值;

N，二→管道開始失穩(wěn)時的臨界軸向力;

N,h水平橫向考慮土體粘聚力的計算參數(shù);

N"二一液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值;

N"i--1點標準貫入錘擊數(shù)的臨界值;

N叫垂直向下士彈簧的計算參數(shù);

Ncvu-二垂直向上考慮士體粘聚力的計算參數(shù);

Ni←-滑坡體每條土的法向重力;

N;---i點標準貫入錘擊數(shù)的實測值;

N'i作用于第i塊段滑動面上的法向分力;

Nq一←-計算管道法向土壤壓力的參數(shù);

Nqh二一水平橫向與士體內(nèi)摩擦角有關(guān)的計算參數(shù);

Nqvd垂直向下士彈簧的計算參數(shù);

Nqvu二-垂直向上與土體內(nèi)摩擦角有關(guān)的計算參數(shù);

N，二一垂直向下士彈簧的計算參數(shù);

n場地土層計算深度范圍內(nèi)士層的分層數(shù);

nt~-7m深度范圍內(nèi)每一個鉆孔標準貫入試驗點的總數(shù);

Pu二一埋設(shè)場地土沿水平橫向?qū)艿赖膲毫?

Pu場地土屈服抗力;

qu垂直向上士對管道的壓力;

qul二一垂直向下土對管道的壓力;

?4?

r彈性敷設(shè)的彎曲半徑;

SC?一一重力荷載代表值的效應(yīng);

SK跨越結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的標準值，包括組合的彎矩、

軸向力和剪力標準值;

S鳥山Ld

S鳥P以K縱向地震作用標準值的效應(yīng);

STK溫度作用標準值的效應(yīng);

SVK一一堅向地震作用標準值的效應(yīng);

S帆風(fēng)荷載標準值的效應(yīng);

SYK一一一內(nèi)壓作用標準值的效應(yīng);

Tg一一設(shè)計地震動反應(yīng)譜特征周期;

T,滑坡體每條土的切向重力;

T';-一作用于第i塊段滑動面上的滑動分力;

t剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間;

tu土壤作用在管道上的單位長度的摩擦力;

V,土層剪切被速;

V,e場地士層等效剪切波速;

V，;→一場地土層計算深度范圍內(nèi)第i士層的剪切波速;

U設(shè)計地震動峰值速度;

W管道上表面至管溝上表面之間的土壤單位長度上的

重力;

W;一一滑坡體第1土條的重量;

W',第z塊段巖土的重量;

Wp管道和內(nèi)部介質(zhì)的自重;

1叫一-z土層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù);

Xu水平橫向土彈簧的屈服位移;

YU-垂直向上土彈簧的屈服位移;

Yul垂直向下士彈簧的屈服位移;

YO場地震陷量;

?5?

yu一→←一土壤屈服位移;

Zu管軸方向士彈簧的屈服位移;

ZOi第i層土中點的深度;

盧→÷活動斷層帶與管道軸線的夾角;

(J,滑坡體第i土條滑動面與水平的夾角;

亂，(J'，-]一一分別是第i塊和第i~l塊滑坡體的滑動面與水平面

的夾角;

s管道壁厚;

A模量系數(shù);

#一一土的內(nèi)摩擦角;

~]一一管道與土壤之間的內(nèi)摩擦角;

~i一一第i塊滑坡體沿滑動面巖土的內(nèi)摩擦角;

如滑動面土體的內(nèi)摩擦角;

伊εt拉伸應(yīng)變承載系數(shù);

μ一一土壤與管道外表面之間的摩擦系數(shù);

ρ二÷輸送介質(zhì)的密度;

ρm一-管道材料的密度;

ρs回填土的密度;

P，l一一管道周圍場地士的密度;

ρc粘粒含量百分率;

E二→由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)變;

E:]管道應(yīng)力應(yīng)變簡化折線中彈塑性變形起點處的應(yīng)

變;

E:z管道應(yīng)力-應(yīng)變簡化折線中彈塑性區(qū)與塑性區(qū)交點

處的應(yīng)變;

ELmax管道在上浮位移反應(yīng)最大時的附加應(yīng)變;

E:n舊地震動引起管道的最大軸向拉、壓應(yīng)變;

Enew一-管道內(nèi)的拉伸應(yīng)變;

εe彈性敷設(shè)時管道的軸向應(yīng)變;

?6?

εn一一-軸向力引起的彎管軸向應(yīng)變;

εm一一→彎矩引起的彎管最大彎曲應(yīng)變;

ε「一管材屈服極限對應(yīng)的應(yīng)變;

εES如婦z口m丑川1

變;

ε地震動引起的彎管最大軸向應(yīng)變;

εF斷層位移引起的管道最大拉伸應(yīng)變;

ε一一斷層位錯引起管道內(nèi)的最大拉伸應(yīng)變;

ELax斷層位錯引起管道內(nèi)的最大壓縮應(yīng)變;

E;rit鋼管及組焊管段的極限拉伸應(yīng)變;

[εJv埋地管道抗震設(shè)計軸向容許拉伸應(yīng)變;

[εcJv埋地管道抗震設(shè)計軸向容許壓縮應(yīng)變;

[E,JF埋地管道抗斷的軸向容許拉伸應(yīng)變;

[εcJF埋地管道抗斷的軸向容許壓縮應(yīng)變;

σ。管道應(yīng)力一應(yīng)變簡化折線中彈塑性段延長線與應(yīng)力

軸相交處的應(yīng)力;

σl管道應(yīng)力應(yīng)變簡化折線中彈塑性變形起點處的應(yīng)

力;

的管道應(yīng)力應(yīng)變簡化折線中彈塑性區(qū)與塑性區(qū)交點

處的應(yīng)力;

σa一→一由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)力;

σb一一拉伸強度極限;

們組合的軸向應(yīng)力;

σh組合的環(huán)向應(yīng)力;

σs管道材料的標準屈服強度;

σt一一管道由溫度引起的初始軸向壓應(yīng)力;

民由地震動產(chǎn)生的管道應(yīng)力;

CσCJ管道在地震等組合荷載作用下的容許壓應(yīng)力;

A管道在液化土層中最大上浮位移;

?7?

t:.L在外力作用下等效非線性彈簧的伸長量;

t:.L!-斷層位錯引起的管道幾何伸長;

t:.L廣一管道內(nèi)軸向應(yīng)變引起的物理伸長;

t:.H一一一水平方向的斷層位移;

t:.X-平行于管道軸線方向的斷層位移;

t:.Y-管道法線方向的斷層位移;

t:.Z垂直方向的斷層位移;

yr-一滑坡體各塊之間的傳遞系數(shù);

仇K一橫向地震作用組合值系數(shù);

如K一一縱向地震作用組合值系數(shù);

如一一溫度作用組合值系數(shù);

軌忠一一豎向地震作用組合值系數(shù);

如一一風(fēng)荷載組合值系數(shù);

?γ--內(nèi)壓作用組合值系數(shù);

?8?

3一般規(guī)定

3.0.1油氣輸送管道線路工程設(shè)計文件中，應(yīng)提出工程抗震設(shè)防

依據(jù)和設(shè)防標準。

3.0.2油氣輸送管道線路工程抗震設(shè)計應(yīng)符合下列要求:

1抗震設(shè)計應(yīng)技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理。

2應(yīng)采取防止和減少地震時次生災(zāi)害發(fā)生的措施。

3.0.3抗震措施應(yīng)根據(jù)管道線路工程的重要性、設(shè)計地震動參

數(shù)、場地類型、工程地質(zhì)情況以及發(fā)生地震災(zāi)害的影響程度進行綜

合分析對比后提出。

3.O.4當(dāng)管道穿越場地在設(shè)計地震動參數(shù)下具有中等或嚴重液

化潛勢時，應(yīng)分析液化對管道的影響。

3.0.5油氣輸送管道線路工程勘察選址時，應(yīng)收集沿線地震活動

性和地震構(gòu)造的有關(guān)資料，應(yīng)對抗震有利、不利和危險地段做出綜

合評價。

3.0.6場地地段劃分應(yīng)符合本規(guī)范附錄A的規(guī)定，應(yīng)選擇對抗

震有利的場地，宜避開不利地段和危險地段，對繞避不開的地段，

應(yīng)按本規(guī)范采取抗震措施，并應(yīng)防止或減少地震時次生災(zāi)害的發(fā)

生。

3.0.7管道穿跨越位置應(yīng)選擇在良好的地基和穩(wěn)定地段，滑坡體

的穩(wěn)定性可按本規(guī)范附錄B進行驗算。當(dāng)無法避開液化士和軟

土地基時，管道宜選擇短距離跨越。

3.0.8在油氣輸送管道線路工程設(shè)計文件(圖件)中，應(yīng)明確抗震

措施;對抗震專用材料和構(gòu)件、配件應(yīng)提出材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量及安裝

要求。

?9?

4抗震設(shè)防要求

4.1抗震設(shè)防標準

4.1.1般區(qū)段管道抗震設(shè)計采用的地震動參數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國

家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圄))GB18306的規(guī)定，已進行了地震

安全性評價工作的，應(yīng)按審定的50年超越概率10%的地震動參

數(shù)結(jié)果進行抗震設(shè)計。

4.1.2重要區(qū)段管道抗震設(shè)計采用的地震動參數(shù)，應(yīng)按地震安全

性評價或經(jīng)專門研究審定后的文件確定。采用50年超越概率

5%的地震動參數(shù)進行抗震設(shè)計，其中大型跨越及埋深小于30m

的大型穿越管道，應(yīng)按50年超越概率2%的地震動參數(shù)進行抗震

設(shè)計。

4.2地震安全性評價

4.2.1地震安全性評價宜在可行性研究階段進行，其結(jié)果應(yīng)包括

下列內(nèi)容:

1管道沿線場地地震活動性評價。

2管道沿線近場區(qū)主要斷層活動性評價及其對管道的影響。

3管道沿線地震動峰值加速度和峰值速度。

4重要工程場地的地震動反應(yīng)譜和時程曲線。

5地震地質(zhì)災(zāi)害的類型、程度及其分布。

4.2.2油氣輸送管道通過全新世活動斷層或位于其附近時，應(yīng)分

析斷層對管道的工程影響，并應(yīng)符合下列要求:

1管道通過地震動峰值加速度為O.lOg~O.30g的地區(qū)，且

管底至基巖土層厚度大于或等于60mB1;管道通過地震動峰值加

速度大于O.30g以上地區(qū)，且管底至基巖土層厚度大于或等于

90m時?？刹环治鰯鄬訚撛诘乇頂噱e的影響。

2不符合本條第1款規(guī)定的情況時，應(yīng)確定下列內(nèi)容和參

數(shù):

1)斷層的性質(zhì)和產(chǎn)狀、最新活動年代、滑動速率、破裂帶的

寬度和長度;

2)斷層與管道交匯的位置和交角，或斷層與管道的距離;

3)斷層覆蓋土層厚度以及斷層兩側(cè)和破裂帶的士體粘聚

力、內(nèi)摩擦角和平均剪切波速;

的斷層在地表引起的最大同震水平和豎向位錯量。

?11?

5工程勘察及場地劃分

5.1工程勘察

5.1.1一般區(qū)段可利用搜集己有地質(zhì)資料、踏勘和適當(dāng)?shù)难a充鉆

孔工作，確定土層的等效剪切波速和場地類別。

5.1.2對于重要區(qū)段，初勘階段可按一般區(qū)段的管道場地進行勘

察，詳勘階段應(yīng)結(jié)合線路工程地質(zhì)勘察，勘探點間距宜為200~

300m，勘探深度宜為15~20m，應(yīng)查明場地土的工程地質(zhì)特性，并

應(yīng)確定場地類別。

5.1.3當(dāng)?shù)卣饎臃逯导铀俣却笥诨虻扔贠.10g，場地分布初步判

定有可能液化土層時，應(yīng)再進一步判別。液化判別可按本規(guī)范附

錄C的規(guī)定執(zhí)行，并應(yīng)評價對管道的危害。

5.1.4對巖土體滑坡、崩塌、地陷、高陡邊坡、地下采空區(qū)以及掖

化層傾向水面或臨空面的傾斜場地，宜進行在地震作用下地基的

穩(wěn)定性評價。

5.1.5對地震動峰值加速度大于或等于O.20g的厚層軟士分布

區(qū)，宜判別軟土震陷的可能性和估算震陷量，并應(yīng)評價對管道的危

害。

5.1.6對線路通過或伴行的活動斷裂勘察，應(yīng)在已有成果和資料

的基礎(chǔ)上進行。對其中影響管道安全的活動斷裂應(yīng)進行詳細勘

察，并應(yīng)評價活動斷裂對管道建設(shè)可能產(chǎn)生的影響，同時應(yīng)進行抗

震分析，并應(yīng)提出處理建議。

5.1.7全新世活動斷裂的勘察宜根據(jù)斷裂評價報告，并宜通過工

程地質(zhì)調(diào)查與分析，查明下列地形地貌、地震地質(zhì)特征:

1山區(qū)或高原不斷上升剝蝕或長距離的平滑分界線;非巖性

影響的陡坡、峭壁，深切的直線形河谷，一系列滑坡、崩塌和山前疊

置的洪積扇;定向斷續(xù)分布的殘丘、洼地、沼澤、蘆葦?shù)亍Ⅺ}堿地、湖

泊、跌水、泉、溫泉等;水系定向展布或同向扭曲錯動等地形地貌特

征。

2斷裂活動留下的第四系錯動F地下水和植被特征p斷層帶

的破碎和膠結(jié)特征;斷裂最新的活動時代;與地震有關(guān)的斷層、地

裂縫、崩塌、滑坡、地震湖、河流改道和砂土液化等地震地質(zhì)特征。

5.1.8與全新世活動斷裂平行的線路，管道應(yīng)敷設(shè)在斷裂帶

500m以外;與斷裂帶相交的管道，應(yīng)提供活動斷裂的走向、與管

道交匯的位置及交角、覆蓋層的厚度、斷層附近場地士的平均剪切

波速、可能發(fā)生的水平和豎向位錯以及活動速率等資料;以上線路

并應(yīng)預(yù)測滑坡、滑塌、崩塌、地陷、泥石流等對管道可能造成的影

響。

5.1.9管道穿跨越工程場地的勘察與選址，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準

《巖土工程勘察規(guī)范))GB50021的有關(guān)規(guī)定。

5.2管道塌地劃分

5.2.1管道場地應(yīng)按本規(guī)范附錄A劃分為抗震有利、不利和危

險的地段。

5.2.2土層剪切波速的測量，應(yīng)符合下列要求:

1重要區(qū)段，每段用于測量土層剪切波速的鉆孔數(shù)量不宜少

于2個，數(shù)據(jù)變化較大時可適量增加。

2一般區(qū)段，當(dāng)無實測剪切波速時，土的類型劃分和剪切波

速范圍可按表5.2.2確定。

表5.2.2土的類型劃分和剪切波速范圍

土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍Cm/s)

堅硬土或巖石穩(wěn)定巖石，密實的碎石土V,>500

中密、稍密的碎石土，密實、中密的

中硬土礫、租、中砂.!.k>200的粘性土和粉250<V，~500

土，堅硬黃土

?13?

續(xù)表5.2.2

土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/sl

稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、

中軟土粉砂.J.k~200的粘性土和粉土.J'k>140<V，~250

130的填土，可塑黃土

淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉

軟弱土積的粘性土和粉土.J，k~130的填土，V，~140

流塑黃土

注:J.k為由載荷試驗等方法得到的地基承載力特征值(kPal.V，為土層剪切波速

(m/sl。

5.2.3管道場地覆蓋層厚度應(yīng)符合下列規(guī)定:

1一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂

面的距離確定。

2當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速

2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m/s時，可

按地面至該士層頂面的距離確定。

3剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍士層。

4土層中的火山巖硬夾層應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層

中扣除。

5.2.4管道場地土層的等效剪切波速應(yīng)按下列公式計算:

Vse=d/t(5.2.4-1)

FZ￡(5.2.4-2)

式中Vse場地土層等效剪切波速(m/s);

d一一場地土層計算深度(m)，取覆蓋層厚度和20m的較

小值;

t一一剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間(s);

d;一一場地土層計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m);

Vs;一一場地土層計算深度范圍內(nèi)第i土層的剪w波速(m/s);

n場地土層計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。

?14?

5.2.5管道的場地類別，應(yīng)根據(jù)士層等效剪切波速和場地覆蓋層

厚度確定，可按表5.2.5劃分。當(dāng)有可靠的剪切波速和覆蓋層厚

度且其值處于表5.2.5所列場地類別的分界線附近時，可按插值

方法確定地震作用計算所需的設(shè)計特征周期。

表5.2.5各類管道場地覆蓋層厚度(m)

場地類別

等效剪切波速(m/s)

I類E類田類町類

V,,>500。

250<V,,<500<5二，，5

140<V,,<250<33~50>50

V,,<140<33-1515-80>80

?15?

6管道抗震設(shè)計

6.1一般埋地管道抗震設(shè)計

6.1.1位于設(shè)計地震動峰值加速度大于或等于O.20g地區(qū)的管

道，應(yīng)進行抗拉仰和抗壓縮校核。

6.1.2地震作用下管道截面軸向的組合應(yīng)變計算，應(yīng)將地震動引

起的管道最大軸向應(yīng)變與操作條件下荷載(內(nèi)壓、溫差)引起的軸

向應(yīng)變進行組合，并應(yīng)按下列公式校核:

當(dāng)Emax十ε運0時:

|εmax+ε|豆[εcJv(6.1.2-1)

當(dāng)εmax+e>O時:

Emax十e~[e，]v(6.1.2-2)

σa(6.1.2-3)

EE

式中εmax地震動引起管道的最大軸向拉、壓應(yīng)變，按第6.1.4

條計算;對于直埋彎頭，按式6.1.5-1計算;

E←→由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)變;

[ε，Jv一一一埋地管道抗震設(shè)計軸向容許拉伸應(yīng)變，按第6.1.3

條計算;

[εcJv埋地管道抗震設(shè)計軸向容許壓縮應(yīng)變，按第6.1.3

條計算;

σa二二+由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)力(MPa),

應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范))GB

50253或《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范))GB50251的有

關(guān)規(guī)定進行計算;

E-一管道材料的彈性模量(MPa)。

?16?

6.1.3埋地管道抗震設(shè)計軸向容許應(yīng)變，應(yīng)符合下列規(guī)定:

1組焊管道材料的容許拉伸應(yīng)變，可按表6.1.3選取。

表6.1.3組焊管道材料容許拉伸應(yīng)變

拉f申強度極限σb(MPa)容許拉伸應(yīng)變

σb<5521.0%

552~σb<7930.9%

793"三σb<8960.8%

2各等級鋼材的容許壓縮應(yīng)變，應(yīng)按下列公式取值z

X65:&以下鋼級[EcJv=0.35X去(6.1.3-1)

X叫X80鋼級[EcJv=0.32X去(6.1.3-2)

式中[εcJv一→容許壓縮應(yīng)變;

(j-管道壁厚(m);

D一一管道外徑(m)。

6.1.4埋地直管道在地震動作用下所產(chǎn)生的最大軸向應(yīng)變，可按

下列公式計算，并應(yīng)取較大值2

.αT.

(6.1.4-1)

εmax工4πVse

v

(6.1.4-2)

εmax一工2Vse

式中a一一設(shè)計地震動峰值加速度(m/s2);

U設(shè)計地震動峰值速度(m/s);

Tg一一設(shè)計地震動反應(yīng)譜特征周期(s);

Vse一-場地土層等效剪切波速(m/時，可按表5.2.2或?qū)崪y

數(shù)據(jù)選取。

6.1.5埋地彎管在地震動作用下的最大軸向應(yīng)變，可按下列公式

計算:

εεn+Em(6.1.5-1)

?17?

=tuL..XlO-6

En-2AE(6.1.5-2)

εnAD

εm6，H(6.1.5-3)

tu=;Dp.gHO+ko)叫1(6.1.5-4)

L=仙[J1+3~.E~xX時一1J(6.1.5-5)

3K,L'\j.LI2tu?

A=JEi(6.1.5-6)

k一Pu(6.1.5-7)

O.15yuX106

軟弱場地:Yu=O.07~0.10(H+D)(6.1.5-8)

中硬、中軟場地:Yu=O.03~0.05(H+D)(6.1.5-9)

堅硬場地:yu=0.02~0.03(H+D)(6.1.5-10)

ρu=p.gHNqD(6.1.5-11)

H

Nq=0.38D+3.68(6.1.5-12)

式中ε一一地震動引起的彎管最大軸向應(yīng)變;

En軸向力引起的彎管軸向應(yīng)變;

Em彎矩引起的彎管最大彎曲應(yīng)變;

A管道橫斷面面積(m2);

tu一一一土壤作用在管道上的單位長度的摩擦力(N/m);

g一一重力加速度，取9.8m/s2;

L一一摩擦力tu作用的有效長度(m);

I一一-管道橫斷面慣性矩(曠);

A模量系數(shù)(m-1);

Ps一一回填土的密度(kg/曠);

Yu一一-土壤屈服位移(m);

ρu一一場地士屈服抗力(N/m);

?18?

Nq計算管道法向土壤壓力的參數(shù);

K,地基反力模量(MPa);

H管道軸線至管溝上表面之間的埋深(m);

ko-土壤壓力系數(shù)，宜取0.5;

~l一一一管道與土壤之間的內(nèi)摩擦角C)。

6.2通過活動斷層的埋地管道抗震設(shè)計

6.2.1通過活動斷層的管道抗震計算應(yīng)符合下列要求:

1管道材料應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》

GB50253或《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范))GB50251的有關(guān)規(guī)定。通

過斷層區(qū)的管道，應(yīng)做出材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。

2通過活動斷層的管道，當(dāng)符合下列情況時，應(yīng)采用有限元

方法進行抗震計算:

1)位于設(shè)計地震動峰值加速度大于或等于O.30g地區(qū)的

管道;

2)通過人口稠密地區(qū)、水源保護地區(qū)的管道;

3)在斷層錯動作用下管道受壓縮的情況，包括管道通過逆

沖斷層和管道與斷層交角大于90。兩種情況。

3不符合本條第2款規(guī)定的情況時，可按本規(guī)范第6.2.3條

對通過活動斷層的管道進行抗震計算。

4對通過活動斷層的管道應(yīng)進行抗拉伸和抗壓縮校核。

6.2.2管道通過活動斷層的容許應(yīng)變應(yīng)滿足下列要求:

1埋地管道抗斷的軸向容許拉伸應(yīng)變，應(yīng)按下式計算:

[cJF=ψJ;n(6.2.2-1)

式中[cJF埋地管道抗斷的軸向容許拉伸應(yīng)變;

民t拉伸應(yīng)變承載系數(shù)，取0.7;

E;rit一一鋼管及組焊管段的極限拉伸應(yīng)變，按實測值或經(jīng)

驗公式確定。

2埋地管道抗斷的軸向容許壓縮應(yīng)變，應(yīng)按下列公式計算，

并應(yīng)取較小值:

[εJF=O.3δ/D(6.2.2-2)

[EJF=Es(6.2.2-3)

式中[εJF埋地管道抗斷的軸向容許壓縮應(yīng)變;

Es一-管材屈服極限對應(yīng)的應(yīng)變。

6.2.3通過活動斷層的管道抗震計算，宜符合下列規(guī)定:

1沿管軸方向土壤與管道外表面之間單位長度上的摩擦力，

可按下列公式計算:

fs=μ(2W+Wp)(6.2.3-1)

W=ρSDffg(6.2.3-2)

|π

Wn=1π(D-e)加+一(D-2e)'ρIR"(6.2.3-3)

I..,-~'~r--m4,--~.r--I。

式中fs沿管軸方向土壤與管道外表面之間單位長度上的摩

擦力(N/m);

W一一管道上表面至管溝上表面之間的土壤單位長度上的

重力(N/m);

Wp一一管道和內(nèi)部介質(zhì)的自重(N/m);

μ土壤與管道外表面之間的摩擦系數(shù)，應(yīng)按實測值或

經(jīng)驗確定;

ι管道材料的密度(kg/曠h

p一一輸送介質(zhì)的密度(kg/m3)。

2由斷層錯動引起的管道幾何伸長，可按下列公式計算:

(t.y2+t.Z2)fs

Enew~ε1時:t.L,=t.X+(6.2.3-4)

4πDδEIEnew

Enew>εl時:

(t.y2十t.Z2)f

t.L,=t.X+,~，r~，~~/Js,.,(6.2.3-5)

J.....J,."'-:t.I4πDe[EjEj+E2(

t.X=t.Hcos?(6.2.3-6)

t.Y=t.Hsin?(6.2.3-7)

?20?

式中l(wèi):.Ll斷層位錯引起的管道幾何伸長(m);

l:.X---平行于管道軸線方向的斷層位移(m);

l:.Y---管道法線方向的斷層位移(m);

Enew管道內(nèi)的拉伸應(yīng)變;

l:.H水平方向的斷層位移(m)，應(yīng)由地震地質(zhì)工程勘察

確定;

l:.Z~垂直方向的斷層位移(m)，應(yīng)由地震地質(zhì)工程勘察

確定;

盧一一一活動斷層帶與管道軸線的夾角(勺，應(yīng)由地震地質(zhì)

工程勘察確定;

εl管道應(yīng)力-應(yīng)變簡化折線中彈塑性變形起點處的

應(yīng)變;

El管道應(yīng)力應(yīng)變簡化折線中彈性區(qū)的材料模量

(Pa)，按本規(guī)范附錄D選取;

Ez管道應(yīng)力-應(yīng)變簡化折線中彈塑性區(qū)的材料模量

(Pa)，按本規(guī)范附錄D選取。

3管道內(nèi)軸向應(yīng)變引起的物理伸長可按下列公式計算:

rr:DeE工J

εnewz豆El時:l:.Lz=丁?主(6.2.3-8)

πDδ[E1d+Ez(E~ew-d)]

Enew>El時:l:.LZ="-~L-'-'J,一一一一(6.2.3-9)

式中l(wèi):.Lz管道內(nèi)軸向應(yīng)變引起的物理伸長(m)。

4管道內(nèi)的拉伸應(yīng)變可采用迭代法按下式計算:

l:.Lj=l:.Lz(6.2.3-10)

5由斷層位錯引起的管道最大拉伸應(yīng)變應(yīng)按下式計算:

E~ax==2ênew(6.2.3-11)

式中ELax斷層位移引起的管道最大拉伸應(yīng)變。

6抗震校核應(yīng)符合下列規(guī)定:

l)E~ax::::二[εJF時，可不采取抗震措施;

?21?

2)C~ax>[ε，JF時，應(yīng)采取抗震措施。

6.2.4當(dāng)采用有限元方法進行通過活動斷層的管道抗震計算時，

應(yīng)合理確定有限單元的類型和數(shù)目，并應(yīng)符合下列規(guī)定:

1應(yīng)采用能分析幾何大變形和材料非線性的有限元方法。

2管道可采用梁單元、管單元或殼單元建立有限元模型;可

能發(fā)生大變形的管道部分，管道單元的長度不應(yīng)大于管道的直徑。

3有限元模型分析管道的長度應(yīng)符合下列要求:

1)當(dāng)采用固定邊界時，分析管道的長度應(yīng)滿足管道在兩個

固定端的應(yīng)變接近于0;

2)當(dāng)采用等效邊界時，應(yīng)對在斷層附近發(fā)生大變形、長度不

少于60倍管徑的管段進行有限元分析，可按本規(guī)范附錄

E建立等效非線性彈簧替代離斷層較遠的管道變形反