DOC《中缅天然气管道双管同桥跨越设计分析》

中缅天然气管道双管同桥跨越设计分析 武晓丽 四川科宏石油天然气工程有限公司 四川 成都610213 摘要:本文从国内外管道桥跨越的现状出发,从安全角度、风动力影响、定量环境风险评价等方面分析了中缅天然气管道跨越怒江、澜沧江设计中应考虑的问题,确定了与原中缅原油管道双管同桥跨越的方案,同时降低了工程投资.

关键词:中缅 天然气管道 双管同桥跨越

一、国内、外管道桥梁的跨越现状 根据调研统计结果,目前国内最大跨度的悬索跨越为涩宁兰黄河跨越,跨度为300m;

最大跨度的斜拉跨越为魏荆输油管线的汉江跨越,总跨度为500m;

最大管径的跨越为西气东输黄河跨越、川气东送野三河跨越和中石化普光气田的后河跨越,管径均为D1016mm输气管道.涩宁兰黄河跨越主跨300m,2001年建成且运营状况良好.在西方,特别是美国管道跨越发展迅速,建造了大量的管道桥,其中悬索、斜拉索居多.近20多年来,随着非开挖技术发展,特别是定向钻技术的发展,管道跨越方式应用逐渐减少,仅在一些高山峡谷地区采用跨越方式通过江河、山谷.自90 年代以后,北美管道采用跨越方式过江河的越来越少了.主要的原因有两个:一是90 年代后定向钻技术迅速发展,而北美地区地质、地形相对较适合该技术,所以只要不是地质地形限制,一般都采用定向钻穿越河流;

二是北美地区枪支弹药管理相对较松,第三方破坏的可能性增加了.

二、油气双管同桥布置的安全性分析及设计阶段安全考虑

1、根据国内、外标准规范以及工程实例,对国内、外双管或者多管同桥进行了安全性分析,根据概率分析,气管失效而引起的江面上油管失效的频率1.0*10-5/yr.km,通过分析认为,从风险角度,油气管道共用跨越采取足够的安全措施后,可以保证管道泄露概率在10-5级别,为可接受风险.美国、澳大利亚甚至伊朗等国家均有多管同桥跨越的工程.同桥敷设从技术、经济上具有较大优势,且环境影响小,设计考虑中缅管道油气双管同桥跨越.

2、设计阶段,根据油气双管或多管同桥敷设特点,设计计算荷载效应组合按承载力极限状态和正常使用极限状态分别进行各阶段(施工、试压、运营)工况组合,承载力极限状态用于强度计算,正常使用极限状态用于变形验算,并按最不利组合进行设计,另外从结构设计、管材、壁厚选择、防腐阴保、阀室、防雷等方面均考虑了安全设计措施,运营阶段,通过涩宁兰跨越、忠武线跨越、汉江斜拉索跨越、国外红河、阿查法拉亚河、库沙河等河跨越运营安全措施调研,提出中缅跨越设置6人的专人24h值守,同时设置跨越应力应变监测系统和摄像监控系统,实现技防和人防相结合的安全保卫方案.

三、跨越风动力影响分析 考虑怒江跨越、澜沧江跨越均位于峡谷地区,风场复杂,因此进行了首次多管、大跨度管桥风动力试验和影响分析,分别作了主梁节段模型风洞试验,桥塔风洞试验、全桥模型风洞试验(在目前亚洲最大风洞试验室,建立了1:20目前比例最大的全桥风洞试验模型),根据试验结果,分析了颤振稳定性、静风稳定性以及主桥风致内力响应,运营期间涡激振动根据.通过动力影响分析,得出如下初步结论: A、 节段模型在均匀流场中进行涡振与颤振试验,完成了三种攻角试验工况,分别为-5,0,+5度,试验风速从2m/s开始,间隔为1m/s,直至12m/s,整个试验过程未发现明显的涡振,在换算到实桥60m/s最高风速时,也未发现气动失稳现象,远高于颤振检验风速47m/s. B、节段模型在紊流度为6%的紊流场完成了攻角为-3,0,+3度试验工况,除了抖振响应相对高于均匀流场外,涡振与颤振试验结果基本相似.为了研究篦子板形式对气动性能的影响,又封闭了部分篦子板,在均匀流场完成了-5,-3,0,+3,+5度试验工况,同样也未发现涡振,换算到实桥60m/s最高风速时,也未发现气动失稳现象. C、悬索跨越,抗风缆对侧向刚度影响较大,对竖向和扭转影响很小,无油状态,由于结构相对较轻,扭弯比较小、抗风性能稍差于满油状态.成桥状态,各攻角没有发现明显的竖向和扭装涡激振动. D、全桥气动模型试验结果,在各种工况下,气流无论是均匀流和紊流时,在风速0~53m/s期间均未发生颤振、弛振、静风失稳等振幅发散的气动失稳现象,模型主梁在横向、竖向及扭装方向均未发生明显的涡激现象. E、清管动力响应与清管速度有关,按现有模型获得的结构动力响应较小,对结构不会构成威胁. F、悬索拉索发生风雨振的可能性很小,地震引起的结构内力、位移和加速度响应较小,对结构不会构成破坏.