一种埋地悬空管道可靠度测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气管道领域，尤其涉及一种埋地悬空管道可靠度测量方法。
【背景技术】
[0002] 长输油气管道沿线地理环境复杂，在自然因素以及洪水、滑坡、黄土湿陷等地质灾 害的影响下，埋地油气管道往往发生管沟侵蚀，甚至出现一定长度的裸露悬空段。此时，在 管道自身和内部流体介质自身的重力作用下，悬空管道会发生变形，较大的变形会导致管 道失效，造成严重的事故。
[0003] 鉴于此，国内外许多学者从不同角度对悬空管道的安全进行了分析。比如，某学者 依据强度理论建立了悬空管道沉降失效评估模型；比如，某学者针对穿过黄土高原地区的 西气东输管道工程，利用弹性地基梁理论分析了管道在塌陷时的力学模型；比如，某学者对 地表冲沟条件下的悬空管道进行了仿真计算；比如，某学者建立了黄土湿陷段悬空管道受 力的弹塑性地基模型，指出该模型较Winkler地基模型计算精度更高，更符合工程应用。以 上讨论大多依据数值模拟和强度理论对悬空管道的安全状态进行校核，却不能准确的对埋 地悬空管道的可靠度进行测量。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，以解决现有技术中无法准确地对 埋地悬空管道的可靠度进行测量的技术问题。
[0005] 本发明实施例提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，包括：
[0006] 确定所述埋地悬空管道的屈服强度〇s;
[0007] 基于所述屈服强度％确定所述埋地悬空管道失效功能函数
其中〇:表示所述埋地悬空管道的轴向应力，〇2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所 述埋地悬空管道的径向应力；
[0008] 采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1和所述环向应力〇2;
[0009] 按照公式
确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)<〇时， Ig(X) = l，当g(X) 2 0时，Ig(X)=0。
[0010] 可选的，在所述确定所述埋地悬空管道的失效概率之后，所述方法还包括：
[0011] 基于公式/? = 2确定所述埋地悬空管道的可靠度指标； σ
[0012] 其中，β表示所述可靠度指标；
[0013] u表示所述失效功能函数的概率分布的均值；
[0014] 〇表示所述失效功能函数的概率分布的标准差。
[0015] 可选的，所述轴向应力〇1采用以下公式计算获得：
[0016]
[0017]其中，〇p表示内压引起的轴向应力；
[0018] 表示水平拉力引起的轴向应力；
[0019] 〇q表示管道弯矩引起的轴向应力；
[0020] 〇At表示温度差引起的轴向应力。
[0021 ]可选的，所述环向应力〇2通过以下公式计算获得：
[0022]
[0023] 其中，？3为所述埋地悬空管道的内压；
[0024] D表示所述埋地悬空管道的外径；
[0025] t表示所述埋地悬空管道的壁厚。
[0026] 可选的，在所述采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1和所述环向 应力〇2之前，所述方法还包括：
[0027]确定所述埋地悬空管道的悬空管道挠曲线微分方程：
[0028]
[0029] 其中，Mo表示管土交界处所述埋地悬空管道的截面弯矩；
[0030] No表示所述埋地悬空管道所受的水平拉力；
[0031 ] y表示所述埋地悬空管道的纵向坐标；
[0032] X表示所述埋地悬空管道的横向坐标；
[0033] 表示管土交界处管道挠度；
[0034] q表示所述埋地悬空管道的作用荷载；
[0035] 1表示所述埋地悬空管道的长度；
[0036]确定出所述微分方程的最大值所在位置。
[0037] 可选的，所述采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1和所述环向应 力〇2,具体为：
[0038] 采用随机抽样法获得N组所述最大值所在位置的所述轴向应力〇1。
[0039]本发明有益效果如下：
[0040]由于在本发明实施例中，首先确定所述埋地悬空管道的屈服强度〇s;然后，基于所述 屈服强度〇s确定所述埋地悬空管道失效功能函数济I
其中〇:表示所述埋地悬空管道的轴向应力，〇2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所 述埋地悬空管道的径向应力;接着，采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1 和所述环向应力σ2;最后，按照公式A = + t切幻确定所述埋地悬空管道的失效概率，其 中，当g(x) <〇时，Ig(x) = 1，当g(x) 2 〇时，Ig(x) =〇。也即是说，能够通过埋地悬空管道的 屈服强度〇3、轴向应力〇1、环向应力〇2和径向应力〇3确定出埋地悬空管道的失效概率，而基 于失效概率能够方便的确定出埋地悬空管道的可靠性，达到了能够准确的测量出埋地管道 的可靠性的技术效果。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明实施例中埋地悬空管道可靠度测量方法的流程图；
[0042] 图2为本发明实施例中埋地悬空管道力学模型的示意图；
[0043]图3为本发明实施例中管道上方覆土示意图。
【具体实施方式】
[0044] 本发明提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，以解决现有技术中无法准确的对 埋地悬空管道的可靠度进行测量的技术问题。
[0045] 本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：
[0046] 首先确定所述埋地悬空管道的屈服强度〇s;然后，基于所述屈服强度〇s确定所述埋 地悬空管道失效功能函数
其中表示 所述埋地悬空管道的轴向应力，〇2表示所述埋地悬空管道的环向应力，〇3表示所述埋地悬空 管道的径向应力；接着，采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1和所述环向 应力σ2;最后，按照公式巧=^τ?屻夂)确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)<〇 时，Ig(x) = 1，当g(x) 2 〇时，Ig(x) = 〇。也就是说，能够通过埋地悬空管道的屈服强度、轴 向应力、环向应力〇2和径向应力〇3确定出埋地悬空管道的失效概率，而基于失效概率能够 方便地确定出埋地悬空管道的可靠性，达到了能够准确测量出埋地管道的可靠性的技术效 果。
[0047] 为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案 做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详 细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例 中的技术特征可以相互组合。
[0048]本发明实施例提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，请参考图1，包括：
[0049]步骤S101:确定所述埋地悬空管道的屈服强度〇s;
[0050]步骤S 102:基于所述屈服强度~确定所述埋地悬空管道失效功能函数
其中〇1表示所述埋地悬空管道的轴向 应力，〇2表示所述埋地悬空管道的环向应力，〇3表示所述埋地悬空管道的径向应力；
[0051 ]步骤S103:采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ#ρ所述环向应力 〇2 ；
[0052] 步骤S104:按照公式巧=+$：屻.?确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g (Χ)<0时，Ig(X) = l，当 g(X)2 0时，Ig(X)=0。
[0053] 在具体实施过程中，本发明实施例中所用到的算例随机变量如表1所示，算例常量 如表2所示，当然，在具体实施过程中，算例随机变量和算例常量还可以为其他值，本发明实 施例不作限制。
[0054] 表 1
[0055]
[0059] 步骤S101中，可以直接查找表1获得埋地悬空管道的屈服强度〇s。
[0060] 在具体实施过程中，在基于步骤S102采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴 向应力σχ和所述环向应力〇2之前，所述方法还包括：
[0061] 确定所述埋地悬空管道的悬空管道挠曲线微分方程：
[0062]
[0063] 其中，Mo表示管土交界处所述埋地悬空管道的截面弯矩；
[0064] No表示所述埋地悬空管道所受的水平拉力；
[0065] y表示所述埋地悬空管道的纵向坐标；
[0066] X表示所述埋地悬空管道的横向坐标；
[0067] 表示管土交界处管道挠度；
[0068] q表示所述埋地悬空管道的作用荷载；
[0069] 1表示所述埋地悬空管道的长度；
[0070] 确定出所述微分方程的最大值所在位置。
[0071] 进而步骤S103中，所述采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力〇1，具 体为:采用随机抽样法获得N组所述最大值所在位置的所述轴向应力〇1。
[0072]步骤S103中，所述轴向应力〇1采用以下公式计算获得：
[0073] σ,^σ^+σ-^+σ^+σ^
[0074] 其中，σρ表示内压引起的轴向应力；
[0075] 表示水平拉力引起的轴向应力；
[0076] 〇q表示管道弯矩引起的轴向应力；
[0077] oAt表示温度差引起的轴向应力。
[0078] 步骤S103中，所述环向应力〇2通过以下公式计算获得：
[0079]
[0080] 其中，？3为所述埋地悬空管道的内压；
[0081 ] D表示所述埋地悬空管道的外径；
[0082] t表示所述埋地悬空管道的壁厚。
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