（国核电力规划设计研究院 北京 100095）
摘要：经查阅国内外相关文献及行业规范，对于管道在地震作用下的破坏效应已经具备大量的理论研究成果。而当前对于地震作用下管道应力分析中具体参数的选取、计算方法的拟定、管道安全性的评判等方面，尚未形成行业通用的准则。本文依据工程的实际设计经验，通过对行业认可软件的计算结果分析，给出了强震区电厂汽水管道应力分析方法的建议。
关键词：地震 汽水管道 应力分析
1 工程背景
土耳其位于活跃的欧亚板块，是一个地震多发国家。根据土耳其地震规范，土耳其ZETES三期工程所在地属于地震带II区，但设备和结构设计应按照位于地震I区来执行。参考中国抗震规范，场址设防烈度为9度，设计基本地震加速度为0.4g。
2 地震设计相关规程规范
2.1 电厂动力管道设计规范
静力法忽略了地震中管道支承结构各部分响应的不同频率和阻尼，在地震运动的振动方向上使用单一的静力加速度值计算管道的受力和位移。静力加速度按下式计算：
acq=kf*Sa
式中：kf是频率修正系数，将管道近似为单自由度系统处理时，kf=1；当管道为多自由度系统时，kf=1.5；
Sa为地震计算楼层高度上质点运动的最大加速度，当没有地震时各楼层质点运动最大加速度资料时，取为地震时地面的最大水平加速度。地震时地面的最大水平加速度与重力加速度的比值即为地震系数K，按表1确定。
3.2 动力法
地震荷载是由于地面的随机运动（加速度、速度和位移）产生的，并符合惯性载荷的特性（质量乘以加速度），通过地面与结构之间的连接传递给结构。随机地面运动实际上是无数个单谐波（循环）地面运动的总和。管道地震动力法的计算可利用振型分解的方法，将多自由度体系的地震响应用振型分解的方法转化为单自由度体系来进行。利用正则坐标将互相耦合的微分方程转换成一组非耦合的独立方程。每个独立方程解就是该振型的响应。求解运动方程可用时程法或反应谱法，时程法通过数值积分求解运动方程，计算出每一时间分段处管道的位移、速度和加速度，从而描述管道对地震的响应，反应谱法是由单质点体系的反应谱曲线得到质点在各震型下的地震荷载，再按均方根法对其进行组合，可以计算出管道的地震响应最大值。
一般，地面加速度峰值越大，地震烈度越大，即地震系数K与地震设防烈度有一定的对应关系。当厂址为国外厂址时，K值应按国外相应标准或者设计合同中的参数进行选取。当电厂厂址为国内厂址时，各规范中对地震系数K的规定略有不同，应按照本工程遵循的标准或设计合同要求进行选取。
4 工程实际经验
在进行管道的抗震计算之前，首先要根据相关的设计依据，判定厂址所在地的震级，确定是否需要进行抗震分析。然后根据可以收集到的地震资料的详实程度确定使用静力法还是动力法进行抗震计算。
土耳其ZETES工程依据建筑抗震设计规范，并根据厂址所处区域的地震等级确定了基本地震加速度为0.4g。并通过电厂汽水管道应力计算软件GLIF和CAESAR II，采用静力法对管道进行了应力计算。并通过计算结果对比和分析，确立了管道支吊架选型和设计的依据。支吊架设计时考虑了水压试验、排汽反力、汽锤和地震等多种工况影响，并满足各工况要求下对支吊架强度的要求。
5 总结
一般而言，动力法计算结果较静力法更为保守。但往往受限于各种条件，无法得到准确的地震反应谱。因此建议火电厂管道进行地震载荷时优先考虑采用静力法计算（除非合同要求采用动态法）。
参考文献：
1. 电力规划设计总院 火力发电厂汽水管道设计规范 2016.01
2.中国电力企业联合会 电厂动力管道设计规范 2012.05
3.电力规划设计总院 发电厂汽水管道应力计算技术规程 2014.11
第一作者及联系人：胡克（1984-）。男，工学硕士。
论文作者:胡克,高丰顺,李彦峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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