山东电力工程咨询院有限公司 山东 济南 250000
前言：为了保证电厂的运行安全，需要对管道进行地震工况下的应力分析。本文首先介绍了目前国际上应用较多的地震规范，然后详细讲解了如何在计算模型中进行设置地震工况，最后说明了对结果的分析。
关键词：地震 应力分析 管道设计
1 引言
电厂内部结构复杂，当地震袭来时，所有的结构、设备、管道同时受到激发，产生远远偏离设计工况的荷载。如果设计中不考虑这方面的因素，地震一旦发生，将产生难以弥补的经济损失甚至人员伤亡。在地震频发地区，以及要求万无一失的核电厂中，在电厂的设计中必须考虑地震的影响。
当前，地震分析主要采用两种方法，一种是将地震力分解为各个方向的加速度，用静态分析的方法进行模拟计算；另一种是采用动态分析的方法，将地震力作为一种响应谱输入到模型中进行计算。根据经验，这两种方法得出的结果差别在允许的工程范围内，所以，采用任何方法都是可行的。本文将主要以静态分析为例进行讲解。
B31E对地震计算有详细的说明，3.1节提到地震力的静态分析主要需要确定外部地震的水平和垂直加速度，这需要根据规范通过计算来获得。地震加速度在三个坐标系方向上都存在，但我们可以通过垂直方向和各个水平方向的叠加来作为地震加速度。
2 地震分析理论简介
2.1 地震分析所需的地震数据
地震分析需要获得当地的地震力的情况或者地震等级情况，这一过程需要根据相关的规范结合业主提供的资料，进行分析后获得。
目前地震方面相关的国际规范主要有ASCE 7-05、NBC，国内相关的规范为《建筑抗震设计规范》。我们应用这几个规范主要是对获得外部地震力的大小。
2.1.1 ASCE 7-05
本规范对于水平加速度和垂直地震力的定义分别为（13.3节）：
其中
三个矢量分别为X，Y，Z方向上地震加速度的值。
3.2 工况组合
详见图2，除了传统的OPE，SUS，EXP之外，因为本工程需要对地震过程中的应力进行校核，同时考察地震时支吊架的荷载情况，因此需要增加一系列设计工况。
根据B31E的3.1节中地震力的组合说明，任一水平力均需要和垂直力组合，因此就形成了L5到L12八个运行态下的地震工况。
U1，U2，U3分别为X，Y，Z方向上地震力。
L5到L12八个工况为地震时的运行工况，为新的OPE工况，是地震条件下真实存在的状态。
L13至L20工况为只考虑地震力的OCC工况，本工况没有实际意义。
L21至L28工况为地震力的OCC工况和SUS工况的组合，本工况为地震工况的应力校核工况。
在此特别需要说明的是，L21至L28工况，并不简单的等于L4和U1、U2、U3的直接组合。因为管道的设计中不可避免存在非线性支架，因此L13至L20的结果已经不是U1、U2、U3的简单组合，这也是为什么要中间求取L13至L20的原因。
3.3 工况设置
在地震分析的工况设置中，需要注意一下几点：
(1)地震下的OPE工况需要将snubber激活
(2)L13至L20的工况组合方法为代数加减（algebraic），L21至L28中OCC工况和SUS工况的组合为绝对值相加（abs）。
(3)L21至L28中偶然荷载系数取1.2。
4、地震结果的校验
地震计算的结果主要考察地震工况下的支吊架荷载和应力情况。
直观的方法是结合3DPlot 和view animation ，来观察地震状态管道应力薄弱点和地震运行趋势，从而来确定阻尼支吊架的设置位置。同时也可以观察管道的应力水平。
论文作者:高绪栋,胡训栋,高振宝
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/14
标签：工况论文; 组合论文; 应力论文; 加速度论文; 管道论文; 荷载论文; 方法论文; 《防护工程》2017年第31期论文;