[发明专利]一种管道安全性评估方法及系统

说明书

本发明提供一种管道安全性评估方法及系统，包括：获取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多种极限状态分析，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。充分考虑到PCCP管道在不同的安装地区，所用的回填土和管道基础也会有所不同，根据实际安装情况对PCCP管道进行安全分析，得到PCCP管道的剩余安全系数。在此基础之上可以根据该剩余安全系数进行安全分级，对安全分级低的可以及时安排人员进行维护或更换，防止事故的发生。

技术领域

本发明涉及管道安全管理技术领域，具体而言，涉及一种管道安全性评估方法及系统。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等，但是由于PCCP管的直径大，压力高，一旦预应力钢丝破坏，就可能会造成严重的后果。导致PCCP破坏的主要原因是预应力钢丝的质量，钢丝可能在损伤很小的情况下突然断裂。现有技术也只是加强预应力钢筒混凝土管的抗腐蚀能力，但是并不能对管道的实际使用情况进行有效的分析，预防事故的发生。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种管道安全性评估方法及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本发明实施例提供一种管道安全性评估方法，包括：获取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。

可选地，所述获取预应力钢筒混凝土管的非线性有限元模型的步骤之前，还包括：获取所述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；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。

可选地，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选取所述管芯混凝土、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所述多种极限状态分析，获得分析数据。

可选地，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所述多种极限状态分析，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、钢筒应力值。

可选地，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)