管道連接抗震解決方案溝槽式剛性和撓性接頭引言中國是多地震國家之一，2008年5月四川省汶川大地震以及1976年唐山大地震帶來的巨大災(zāi)難仍歷歷在目。長期以來，設(shè)計(jì)師在抗震設(shè)計(jì)和研發(fā)方面做了大量工作。溝槽式管道系統(tǒng)在地震多發(fā)地帶可以很好的緩解地震造成的破壞，它們的可靠性高，而且抗震效果卓越。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)條件和連接接頭類型一般來講，在管道系統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師考慮因素主要有1、所處地帶的地貌特征，管道系統(tǒng)是不是處于地震多發(fā)區(qū)域中；2、管道系統(tǒng)所在地區(qū)的土質(zhì)情況；3、當(dāng)前地區(qū)對(duì)管道系統(tǒng)抗震方面的規(guī)范或者要求。而更細(xì)化一些的話，則具體到要標(biāo)明緩沖地震應(yīng)力的位置、參數(shù)以及管道系統(tǒng)可以移動(dòng)的范圍，以校核在地震運(yùn)動(dòng)作用下管道連接端的應(yīng)變反應(yīng)能力。傳統(tǒng)的管道連接抗震設(shè)計(jì)主要兩種金屬環(huán)繞管抗震設(shè)計(jì)和球型伸縮接頭。這兩種連接在過去很長一段時(shí)間內(nèi)一直占據(jù)管道連接的主導(dǎo)地位，但是，他們的造價(jià)十分昂貴，而且一旦面臨地震作用時(shí)，連接端產(chǎn)生斷裂情況非常嚴(yán)重。溝槽式剛性接頭和撓性接頭金屬環(huán)繞管抗震設(shè)計(jì)球型伸縮接頭在地震多發(fā)地帶，地震作用產(chǎn)生的壓力和扭力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)中的作用力，他們對(duì)管道系統(tǒng)有巨大的威脅。機(jī)械式溝槽連接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地緩解地震作用力對(duì)管道系統(tǒng)造成的破壞。對(duì)于客戶而言，這種接頭可以為他們省去很多麻煩，而且經(jīng)久耐用。如果項(xiàng)目面臨著緊迫的施工進(jìn)度以及大量的勞動(dòng)力需求，那么選擇溝槽式連接方式就可以幫助項(xiàng)目如期完工，因?yàn)樗惭b簡單，快速。溝槽式連接接頭的設(shè)計(jì)是獨(dú)一無二的，而且適用范圍廣泛，它確保管道連接具有充分的可靠性。而且設(shè)計(jì)師們也一致認(rèn)為，溝槽式管道連接系統(tǒng)可以消減噪音和震動(dòng)，并能夠應(yīng)對(duì)建筑物的風(fēng)擺以及地震運(yùn)動(dòng)。溝槽式管道連接產(chǎn)品在如下情況下可以起到很好的抗震功能管道系統(tǒng)處于地震多發(fā)地帶雖然很少發(fā)生地震但是管道系統(tǒng)無人管理處于地震活動(dòng)的不同地段的管道連接方式需埋管安裝的管道系統(tǒng)溝槽式管道系統(tǒng)包括末端開槽的管道，溝槽接頭，兩對(duì)螺母、螺栓以及一個(gè)C型橡膠墊圈。首先將C型密封墊圈嵌入管道溝槽，連接溝槽式接頭，并用螺母和螺栓固定緊接頭即完成安裝。這種C型的富于彈性的橡膠墊圈可以與接頭緊密的貼合在一起，更能實(shí)現(xiàn)三重止漏的效果。當(dāng)管道系統(tǒng)受到外界壓力時(shí)，橡膠墊圈的密封唇緣就會(huì)被擠壓從而具備更好的防漏性能，提高自身的密封性。采用焊接連接方式的管道系統(tǒng)中，通常會(huì)應(yīng)用昂貴的避震裝置，或者球形伸縮頭，它集合了焊接，法蘭式連接，以及溝槽連接的元件組合成一個(gè)混合式的管道系統(tǒng)。而采用機(jī)械式溝槽連接方式的管道系統(tǒng)中，大部分組件都具有撓性功能，可以使管道系統(tǒng)具備“應(yīng)變”能力。當(dāng)管道處于地殼活躍地帶時(shí)，設(shè)計(jì)師就會(huì)采用溝槽式剛性接頭以及撓性接頭。溝槽連接中撓性接頭具有更強(qiáng)的適應(yīng)管道連接端軸向壓力、角偏轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，即更好的適應(yīng)管道的膨脹、收縮和偏轉(zhuǎn)。（如下圖）可以看到，當(dāng)撓性接頭承受管端處向兩側(cè)的拉力時(shí)，接頭在溝槽內(nèi)很好的提供了保護(hù)，阻止管端分離；當(dāng)管端發(fā)生偏移或者根據(jù)設(shè)計(jì)需要發(fā)生角度變化的時(shí)候，撓性接頭同樣對(duì)管端起到約束作用，以達(dá)到設(shè)計(jì)安裝的要求并起到保護(hù)作用，防止管道受地震影響而產(chǎn)生斷裂。溝槽系統(tǒng)示意圖溝槽系統(tǒng)分解示意圖撓性接頭適應(yīng)膨脹、收縮、偏轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)示意圖溝槽式連接在地震中的表現(xiàn)2007年，美國LEHIGH大學(xué)的ATLSS（ADVANCEDTECHNOLOGYFORLARGESTRUCTURALSYSTEMS）實(shí)驗(yàn)室，即大型建筑構(gòu)造系統(tǒng)科技實(shí)驗(yàn)室，對(duì)唯特利溝槽連接解決方案進(jìn)行了嚴(yán)格的抗震測試。ATLSS實(shí)驗(yàn)室是美國地震工程模擬網(wǎng)絡(luò)（NETWORKFOREARTHQUAKEENGINEERINGSIMULATION）的成員之一。該實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)地震作用的模擬，來檢測管道系統(tǒng)在抗震方面的表現(xiàn)。這次抗震測試以當(dāng)前振動(dòng)臺(tái)測試標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并人造模擬出地震作用，來檢驗(yàn)是否符合特定的最小反應(yīng)譜，此次的試驗(yàn)中所采用的最小反應(yīng)譜為AC156。AC156是根據(jù)2006年國際建筑代碼（INTERNATIONALBUILDINGCODE，簡寫為IBC）中抗震負(fù)荷設(shè)計(jì)而制定的。剛性接頭連接示意圖撓性接頭連接示意圖測試是對(duì)一整套大型管道系統(tǒng)施以相應(yīng)的地震作用而展開的。（如下圖）唯特利測試系統(tǒng)簡圖測試系統(tǒng)實(shí)景圖參與測試的有唯特利STYLE07和W07剛性接頭，以及STYLE77和W77撓性接頭。其中W07接頭為AGS產(chǎn)品，適合于1424大口徑管道系統(tǒng)。經(jīng)過嚴(yán)格的測試，盡管管道系統(tǒng)中吊裝管道的抗震支架被破壞，但溝槽接頭保護(hù)管道完好無損。在整個(gè)測試過程中，也沒有任何漏水或壓力損失的情況出現(xiàn)。另一方面，最高測量的管道加速度推力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值。實(shí)驗(yàn)充分證明溝槽管道的剛性接頭和撓性接頭是抗震的最佳解決方案之一。結(jié)論隨著管道系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于地震作用抵御的效果要求也越來越高?，F(xiàn)今管道系統(tǒng)不僅要在性能設(shè)計(jì)上具備更強(qiáng)的抗震能力，同時(shí)各國也紛紛提出管道系統(tǒng)也需要具備“應(yīng)變”的能力。應(yīng)變能力首先表現(xiàn)為在正常狀態(tài)下，管道系統(tǒng)維持服務(wù)功能；其次，管道系統(tǒng)需要允許最大的極限變形狀態(tài)以應(yīng)對(duì)地震作用；第三，管道系統(tǒng)在遭受地震破壞之后能否及時(shí)被修復(fù)，恢復(fù)正常的服務(wù)功能。通過對(duì)剛性接頭和撓性接頭的簡單介紹，溝槽式連接具有更強(qiáng)的抗震能力。一旦遭受地震災(zāi)害、管道斷裂等嚴(yán)重情況時(shí)，只需重新安裝接頭、調(diào)整角度、鎖緊接頭上的固定螺栓等簡單的安裝和修復(fù)，就能夠讓管道重新回復(fù)工作。1994年1月，美國加州北嶺71級(jí)地震，這次地震被稱作是美國歷史上造成破壞最嚴(yán)重的一次地震災(zāi)害，73人在地震中喪生，1000余人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200億美元。地震還幾乎切斷了整個(gè)洛杉磯地區(qū)的供電網(wǎng)絡(luò)，自來水管道、煤氣管道均受到重創(chuàng)，大水從破裂的管道中沖出，煤氣管道爆炸和泄露引起100多起火災(zāi)。在這次地震中，唯特利的溝槽管道解決方案發(fā)揮出極強(qiáng)的抵御地震的能力。在ATT大樓中盡管建筑頂層的冷卻塔遭到地震的嚴(yán)重破壞，所有功能喪失殆盡，但是溝槽管道系統(tǒng)卻完好無損。同樣的案例也在SISCO公司的建筑得到充分的認(rèn)證。SISCO公司總裁STEVESMITH先生在1994年3月給唯特抗震支撐和位移測量器直線致動(dòng)器XY方向利公司的一封感謝信中提到“正是由于溝槽產(chǎn)品吸收地震作用的特性，使得我們公司建筑的冷卻器、管道、冷卻塔等系統(tǒng)得到保護(hù)。”這次地震也讓城市建設(shè)者清醒地認(rèn)識(shí)到必須提高城市生命線工程的抗震能力，即供水、供電、供氣的管道抵御地震的能力。2008年中國四川汶川大地震是近年來持續(xù)時(shí)間最長、破壞