碳纤维增强复合材料加固后埋地压力钢管在逆断层作用下的力学性能研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)被广泛应用于工程结构加固领域,以提高结构抵抗变形的能力。基于管道-土体相互作用三维非线性有限元分析方法,研究逆断层作用下埋地油气钢管经外包CFRP加固后的非线性响应规律和破坏模式。基于Hashin失效准则模拟CFRP受力破坏过程,与相关理论公式进行对比验证,并对加固前后逆断层错动连续埋地钢管力学响应进行分析。研究结果表明,CFRP加固钢管可显著提高其抵抗逆断层错动的能力,0°/90°为最佳缠绕角度;管道内压的施加虽抑制了管道轴向应变的增加,但当管道发生局部屈曲后,管道内压会导致管道屈曲集中于应力最大处;管道内压的施加不仅增强了CFRP加固钢管的抗变形能力,还抑制了CFRP加固钢管发生局部屈曲后应变的发展。

逆断层作用下埋地连续钢管的力学性能

为了解决黏土中逆断层错动下埋地钢管的力学性能问题,采用有限元软件建立三维非线性管土相互作用数值分析模型,分析逆断层错动对穿越断层的埋地钢管的影响机理,给出不同断层倾角下、不同管道内压下和不同管道径厚比下3种典型失效模式,即:管道的受拉失效、局部屈曲和横截面过度变形,所对应的临界逆断层错动量.结果表明:当逆断层倾角为75°时,管道发生局部屈曲破坏所需的断层位错量最小,为管道跨逆断层最不利倾角;较大的管道内压,可有效抑制管道横截面过度变形,且随管道内压逐渐增大,管道的控制失效模式由管壁局部屈曲变为受拉失效;增加管道径厚比可显著提高管道的抗变形能力.