[发明专利]一种管道安全性评估方法及系统

权利要求书

1.一种管道安全性评估方法，其特征在于，包括：

获取预应力钢筒混凝土管的各部件的第一参数数据、回填土和管道基础的第二参数数据；

根据所述第一参数数据，建立所述预应力钢筒混凝土管的第一实体模型；所述预应力钢筒混凝土管包括管芯混凝土、钢筒、砂浆层、预应力钢丝；

所述管芯混凝土、钢筒、砂浆层和回填土对应的实体模型通过在ABAQUS软件采用八节点实体单元的方式建立；

所述预应力钢丝对应的实体模型通过在ABAQUS软件采用杆单元的方式建立；

根据所述第二参数数据建立所述回填土和所述管道基础的第二实体模型；

根据所述第一实体模型和所述第二实体模型建立所述预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；

根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据；

根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：

获取实际管道设计制造参数，根据所述制造参数给环向钢丝单元输入预拉应变；

获取分析方式，所述分析方式为先仅考虑所述管芯混凝土、所述钢筒和所述预应力钢丝对应的模型，当预应力施加完成后，恢复砂浆层和回填土对应的模型；

获取回填土荷载和水荷载，所述水荷载包括水体自重、内水压力；

根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，包括：

根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态分析，得到第一分析数据；

根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数；

所述承载力极限状态为钢管应力达到屈服强度；

所述第一分析数据包括承载力极限状态下钢筒屈服时的内水压力值、钢筒的应力值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数的步骤，通过以下方式实现：

K₁＝p_y/(p_wk+p_wh)

其中，p_y表示钢筒屈服时的内水压力值，p_wk和p_wh可以分别表示管道设计工作水头和设计管道水锤压力，或者，管道实际工作水头和管道实际水锤压力。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：

根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态分析，得到第二分析数据；

根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数；

所述第二分析数据包括正常使用极限状态下管芯混凝土起裂时的内水压力值、管道设计工作水头。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数的步骤通过以下方式实现：

K₂＝p_crk/p_wk

其中，p_crk表示管芯混凝土起裂时的内水压力值，p_wk表示管道设计时的工作水头或者实际的工作水头。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述剩余安全系数对所述预应力钢筒混凝土管进行安全分级。