一种测试重车碾压航油管道应力及振动的试验方法与流程

本发明涉及一种测试重车碾压航油管道应力及振动的试验方法，属于力学测试的。

背景技术：

1、长距离输送航油管道(以下简称“航油管道”)在机场供油工程中扮演着至关重要的角色，其安全运行与否将会直接影响到机场航油的供油情况及飞行安全。随着近年来国家航空事业得蓬勃发展，航油管道工程建设显著增加，并且相应的施工规模也不断扩大，具体体现在：一是航油管道输送距离长，从首站炼油厂至末站机场，输送距离可达上百公里；二是管道敷设沿线地域类型复杂多样，常常不可避免得从山地丘陵、城乡行政等地区穿越，沿途社会环境复杂，自然环境多变。埋地航油管线周边地面活动日趋频繁，管道上方新建起临时施工道路，在没有任何附加保护措施的情况下，重型施工车辆反复碾压管道，航油管道所面临的车辆碾压等第三方施工损伤风险日渐升高，一旦发生破坏事故，不仅会给管道运行企业造成巨大的经济损失，给沿线人民群众的生命财产造成极大损失，还将造成机场停航和给管道沿线生态环境、社会稳定、公共安全等方面带来极大的负面影响，甚至因爆燃事故而造成社会灾难，同样，在一定程度上也将极大地影响着管道物流业的安全、健康、快速、可持续的发展。

2、航油管道与道路发生交叉的管段所承受的载荷主要有管道结构自重、土压力等恒载和车辆碾压载荷、地面堆载、温度载荷、管道内压等活载，而活载中车辆载荷对管道正常运行的影响占据了主要地位。当今道路运输呈现车流量增大、载重增加和车速增快等特点，导致路面在车辆碾压作用下的动态破坏效果严重，并且超载车辆已经成为建新地区公路桥梁损坏的主要原因，虽然车辆并不直接碾压在管道上，但车辆载荷通过路面和土体的传递最终会传递至管体，造成管体受力，将对管道安全运行产生安全隐患。

3、新道路下埋地航油管道没有附加保护措施，重型车辆在其上方长期碾压，管道所承受的车载力大小以及车辆反复碾压给管道带来的损伤情况企业无从得知，这势必对管道的安全运行带来了严重挑战，因此需要一种能测试重车碾压下埋地航油管道受力情况的试验方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种测试重车碾压航油管道应力及振动的试验方法，该方法通过在试验管道上粘贴应变片及加速度计，重型货车以一定载重和速度碾压埋地管道，获得多种工况条件下，整个碾压过程中管道所受到的最大应力和振动加速度，为降低航油管道第三方损伤风险提供一定的现场指导经验，提升航油管道第三方风险防控的能力。

2、本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种测试重车碾压航油管道应力及振动的试验方法，包括以下步骤：

3、步骤s10、根据测试重车的基本参数设计车辆行驶路线；

4、步骤s20、根据沟底宽度、埋深和边坡比确定试验作业坑的尺寸，并根据尺寸开挖试验作业坑；

5、步骤s30、选取试验航油管道并安装测试重车碾压航油管道应力及振动试验系统；

6、步骤s40、将试验航油管道放置于试验作业坑内，并对试验航油管道进行试压；

7、步骤s50、在试验航油管道的测试部粘贴应变片、加速度计，并将应变片、加速度计与多通道应力应变动态采集仪电连接；

8、步骤s60、对应变片、加速度计、多通道应力应变动态采集仪进行调试；

9、步骤s70、试验作业坑回填；

10、步骤s80、管道加压，重车碾压试验航油管道，并记录碾压过程管道的应变、加速度值；

11、步骤s90、根据碾压过程管道的应变、加速度值埋对地航油管道重进行车碾压危害快速评估。

12、进一步的技术方案是，所述步骤s20中深度在5m以内沟底宽度的计算公式为：

13、b＝dm+k

14、式中：b为沟底宽度，m；dm为试验航油管道的外径，m；k为沟底加宽余量，m。

15、进一步的技术方案是，所述试验作业坑的形状有直沟、梯形沟、混合沟和阶梯沟四种。

16、进一步的技术方案是，所述试验航油管道由3根8-12m长的试验管道两两首尾焊接而成。

17、进一步的技术方案是，所述测试重车碾压航油管道应力及振动试验系统包括试验航油管道、供电装置、管道泵、高压软管、压力计，所述试验航油管道左端设有试压管、注水管，右端设有排水管；所述管道泵的出口通过高压软管与注水管连通，所述注水管、排水管、试压管上均设与球阀；所述供电装置与管道泵电连接；所述压力计安装在注水管上。

18、进一步的技术方案是，所述步骤s40中在已开挖好的试验作业坑里，用土袋每间隔5米堆叠垫层，高度30cm，再将试验航油管道吊起放至试验作业坑内。

19、进一步的技术方案是，所述步骤s40中试压的具体过程为：打开供电装置开关和管道泵，将水注满试验航油管道，关闭管道泵，关闭注水管和排水管上的球阀，高压软管分别和管道泵、试压管相连，进行强度试压，压力为1.5倍航油管线设计压力，打开管道泵，压力应逐步缓升，按照30％、60％、90％、100％四个阶段依次升压，每阶段应稳压10min，升压速度不大于0.1mpa/min，经检查无泄漏即可继续升压，升至强度压力值后，稳压4h，试验航油管道若无变形、无泄漏情况，则强度试压合格；随后进行严密性试压，将试验航油管道内水压逐步升至设计压力后，稳压24h，试验航油管道若在稳压期间压降不大于1％试验压力值，且不大于0.1mpa，则严密性试压合格。

20、进一步的技术方案是，所述步骤s70中回填要求用开挖土进行回填，回填土应平整密实，与试验场地平齐，同时确保注排水管道不受破坏。

21、进一步的技术方案是，所述步骤s80中采用多种管道内压、车辆总重和车速等工况条件，利用控制变量法，确定某一工况条件为主变量，改变其他变量值，获得多组试验管道应变及加速度值，每组试验重复进行3次，排除偶然因素干扰。

22、进一步的技术方案是，所述步骤s90中重车碾压危害快速评估标准为：

23、当管道应力小于180mpa，管道加速度小于0.05g；则管道受损状态为无明显形变，附加防护措施为无；

24、当管道应力为180mpa～400mpa，管道加速度为0.05g～0.10g；则管道受损状态为弹性形变，产生明显形变，附加防护措施为路面临时盖板；

25、当管道应力为400mpa～510mpa，管道加速度为0.10g～0.20g；则管道受损状态为塑性形变，产生不可逆形变，附加防护措施为盖板涵；

26、当管道应力大于510mpa，管道加速度大于0.20g；则管道受损状态为超过极限强度，附加防护措施为检查管道，进行抗拉伸、抗压缩强度校核。

27、本发明具有以下有益效果：

28、1、本发明较为真实得模拟重型车辆碾压埋地管道的碾压全过程，获得车辆碾压埋地管道的动力响应过程；

29、2、通过本方法可以准确得获得其碾压过程管道的真实受力及振动情况，获得碾压过程中管道受到的最大应力及加速度值，为降低航油管道第三方施工损伤风险提供一定的现场指导经验，提升航油管道第三方施工风险防控的能力；

30、3、本方法灵活性高，适用性强，可实施的试验工况条件丰富多变，可以测试不同车重、车速、管材、管径、壁厚、埋深、管道内压等多种工况条件下的重车碾压埋地航油管道的受力及振动情况；

31、4、本发明实用性强，通过试验系统可以准确且真实得实现试验方法的每一操作步骤。