管道连接抗震解决方案

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1、管道连接抗震解决方案一一沟槽式刚性和挠性接头引言中国是多地震国家之一，2008年5月四川省汶川大地震以及1976年唐山大地震带来的巨 大灾难仍历历在目。长期以来，设计师在抗震设计和研发方面做了大量工作。沟槽式管道 系统在地震多发地带可以很好的缓解地震造成的破坏，它们的可靠性高，而且抗震效果卓 越。传统的抗震设计条件和连接接头类型一般来讲，在管道系统的抗震设计中，设计师考虑因素主要有：1、所处地带的地貌特 征，管道系统是不是处于地震多发区域中；2、管道系统所在地区的土质情况；3、当前地 区对管道系统抗震方面的规范或者要求。而更细化一些的话，则具体到要标明缓冲地震应 力的位置、参数以及管道系统可以

2、移动的范围，以校核在地震运动作用下管道连接端的应 变反应能力。传统的管道连接抗震设计主要两种：金属环绕管抗震设计和球型伸缩接头。金属环绕管抗震设计球型伸缩接头这两种连接在过去很长一段时间内一直占据管道连接的主导地位，但是，他们的造价十分 昂贵，而且一旦面临地震作用时，连接端产生断裂情况非常严重。沟槽式刚性接头和挠性接头在地震多发地带，地震作用产生的压力和扭力远远大于在相对静止状态中的作用力，他们 对管道系统有巨大的威胁。机械式沟槽连接接头的结构设计可以有效地缓解地震作用力对 管道系统造成的破坏。对于客户而言，这种接头可以为他们省去很多麻烦，而且经久耐 用。如果项目面临着紧迫的施工进度以及大量的

3、劳动力需求，那么选择沟槽式连接方式就 可以帮助项目如期完工，因为它安装简单，快速。沟槽式连接接头的设计是独一无二的，而且适用范围广泛，它确保管道连接具有充分的 可靠性。而且设计师们也一致认为，沟槽式管道连接系统可以消减噪音和震动，并能够应 对建筑物的风摆以及地震运动。沟槽式管道连接产品在如下情况下可以起到很好的抗震功能：管道系统处于地震多发地带虽然很少发生地震但是管道系统无人管理 处于地震活动的不同地段的管道连接方式需埋管安装的管道系统沟槽式管道系统包括末端开槽的管道，沟槽接头，两对螺母、螺栓以及一个C型橡胶垫 圈。首先将C型密封垫圈嵌入管道沟槽，连接沟槽式接头，并用螺母和螺栓固定紧接头即 完

4、成安装。这种C型的富于弹性的橡胶垫圈可以与接头紧密的贴合在一起，更能实现三重 止漏的效果。当管道系统受到外界压力时，橡胶垫圈的密封唇缘就会被挤压从而具备更好 的防漏性能，提高自身的密封性。沟槽系统示意图沟槽系统分解示意图（如下图）Ekp帝1汕n采用焊接连接方式的管道系统中，通常会应用昂贵的避震装置，或者球形伸缩头，它集合 了焊接，法兰式连接，以及沟槽连接的元件组合成一个混合式的管道系统。而采用机械式 沟槽连接方式的管道系统中，大部分组件都具有挠性功能，可以使管道系统具备“应变” 能力。当管道处于地壳活跃地带时，设计师就会采用沟槽式刚性接头以及挠性接头。沟槽连接中挠性接头具有更强的适应管道连接端

5、轴向压力、角偏转、旋转等特点，即更好 的适应管道的膨胀、收缩和偏转。可以看到，当挠性接头承受管端处适应膨胀堀赚，偏斜旋转槽内很好的提供了保护，阻 止管端分离；当管端发生偏移或者根据设计需要发生角度变化的时候，挠性接头同样对管 端起到约束作用，以达到设计安装的要求并起到保护作用，防止管道受地震影响而产生断 裂。挠性接头连接示意图刚性接头连接示意图沟槽式连接在地震中的表现2007 年，美国 Lehigh 大学的 ATLSS (Advanced Technology for Large Structural Systems )实 验室，即大型建筑构造系统科技实验室，对唯特利沟槽连接解决方案进行了严格

6、的抗震测 试。ATLSS实验室是美国地震工程模拟网络(Network for Earthquake Engineering Simulation)的成员之一。该实验室通过对地震作用的模拟，来检测管道系统在抗震方面 的表现。这次抗震测试以当前振动台测试标准为基础，并人造模拟出地震作用，来检验是否符合特 定的最小反应谱，此次的试验中所采用的最小反应谱为AC156。AC156是根据2006年国 际建筑代码(International Building Code，简写为IBC)中抗震负荷设计而制定的。测试是对一整套大型管道系统施以相应的地震作用而展开的。（如下图）唯特利测试系统简图:飘 FLEXIEW

7、A1/FLEXIElECOUPLiKGSREACTiCN 队缶测试系统实景图抗震支撑和位移测量器直线致动器-X&Y方向参与测试的有唯特利Style07和W07刚性接头，以及Style77和W77挠性接头。其中w07 接头为AGS产品，适合于14-24大口径管道系统。经过严格的测试，尽管管道系统中吊装管道的抗震支架被破坏，但沟槽接头保护管道完好 无损。在整个测试过程中，也没有任何漏水或压力损失的情况出现。另一方面，最高测量 的管道加速度推力也远远超过标准值。实验充分证明沟槽管道的刚性接头和挠性接头是抗 震的最佳解决方案之一。结论随着管道系统技术的发展，对于地震作用抵御的效果要求也越来越高。现今管

8、道系统不仅 要在性能设计上具备更强的抗震能力，同时各国也纷纷提出管道系统也需要具备“应变” 的能力。应变能力首先表现为在正常状态下，管道系统维持服务功能；其次，管道系统需要允许最 大的极限变形状态以应对地震作用；第三，管道系统在遭受地震破坏之后能否及时被修 复，恢复正常的服务功能。通过对刚性接头和挠性接头的简单介绍，沟槽式连接具有更强的抗震能力。一旦遭受地震 灾害、管道断裂等严重情况时，只需重新安装接头、调整角度、锁紧接头上的固定螺栓等 简单的安装和修复，就能够让管道重新回复工作。1994年1月，美国加州北岭7.1级地震，这次地震被称作是美国历史上造成破坏最严重的 一次地震灾害，73人在地震中

9、丧生，1000余人受伤，直接经济损失达200亿美元。地震 还几乎切断了整个洛杉矶地区的供电网络，自来水管道、煤气管道均受到重创，大水从破 裂的管道中冲出，煤气管道爆炸和泄露引起100多起火灾。在这次地震中，唯特利的沟槽 管道解决方案发挥出极强的抵御地震的能力。在AT&T大楼中尽管建筑顶层的冷却塔遭到 地震的严重破坏，所有功能丧失殆尽，但是沟槽管道系统却完好无损。同样的案例也在 SISCO公司的建筑得到充分的认证。SISCO公司总裁Steve Smith先生在1994年3月给唯特 利公司的一封感谢信中提到：“正是由于沟槽产品吸收地震作用的特性，使得我们公司建 筑的冷却器、管道、冷却塔等系统得到保护。”这次地震也让城市建设者清醒地认识到必 须提高城市生命线工程的抗震能力，即供水、供电、供气的管道抵御地震的能力。2008年中国四川汶川大地震是近年来持续时间最长、破坏性最强，造成人身及财产损失 最严重的一次。房屋倒塌、管道崩裂、灾区人民生活缺乏补给供应，这些惨痛的经验无时 无刻不在提醒设计师和建筑承建单位务必提高建筑的抗震能力。而管道的抗震更显得是重 中之重，它不仅肩负着建筑本身正常运转的责任，也是在遭受地震灾害之后，灾区人民唯 一的生命补给的希望。