ارائه يك شيوه جديد براي طراحي بلوك مهار خطوط لوله انتقال گاز

A New Design Method for Anchor Blocks of Gas Transmission Pipelines

يكي از خطوط انتقال گاز در زمان بهره برداري تحت تاثير افزايش دما و فشار منبسط مي گردند. حركت ناشي از اين انبساط، براي لوله هاي قطور خطوط انتقال گاز قابل ملاحظه است. اين لوله ها بايد در مجاورت تجهيزات ايستگاه‌هاي تقويت فشار مهار شوند تا از آسيب به اين تجهيزات جلوگيري شود. معمولأ براي مهار حركت خطوط لوله مدفون در نزديكي ايستگاههاي تقويت فشار از بلوكهاي حجيم بتني كه بلوك مهار ناميده مي شوند استفاده مي گردد. در اين تحقيق رفتار بلوكهاي مهار خطوط انتقال گاز براي چهار سايز لوله (16 اينچ تا 56 اينچ) و در چهار نوع خاك مورد مطالعه قرار گرفته است. اين مطالعه با مدلسازي بلوك مهار، خط لوله و خاك اطراف و انجام تحليلهاي استاتيكي غير خطي با لحاظ نمودن تغيير فشار و دما در هنگام راه اندازي و بهره برداري انجام شده است. نتايج اين تحليلها نشان مي دهد كه نيروي محوري وارد بر بلوك مهار به ميزان قابل توجهي از نيرويي كه از روابط كلاسيك محاسبه مي شود كمتر است. بر اساس نتايج اين تحليلها روش جديدي براي طراحي بهينه بلوك مهار تدوين شده است كه در آن نيروي محوري خط لوله بر اساس حداكثر جابجايي مجاز بلوك مهار محاسبه مي شود. با استفاده از اين روش مي توان ابعاد بلوك مهار را به ميزان قابل توجهي نسبت به روش متداول طراحي كاهش داد.

Natural gas transmission pipelines transport the natural gas at elevated temperature and high internal pressure. The pipelines will expand when they are put into operation under the influence of increased internal pressure and temperature. The movement due to such expansion is significant for large diameter pipelines which operate at high pressure and elevated temperature. The pipeline needs to be restrained near compressor stations in order to prevent the transmission of such movement to equipment and facilities within the station. Concrete anchor blocks are commonly used to restrain the movement of buried pipelines on both sides of compressor stations. Anchor blocks for transmission pipelines are usually massive because of the high axial stress in the pipe which results in large thrust force. Current design procedures are usually based on providing an adequate margin of safety against block sliding, block overturning and soil bearing pressure. This paper presents the results of an analytical study on the response of soil, pipeline and anchor block at different operating pressure and temperatures. Nonlinear finite element analyses which include modeling of soil-pipe and soil-block interactions are carried out to evaluate the design procedures. The results indicate that the concept used in current design procedures is fundamentally flawed because it is based on controlling forces rather displacements. Based on the results of these analyses a more rational design procedure which is based on controlling the displacements is introduced. The proposed design procedure results in a substantial reduction of the size of anchor blocks.