壓力管道遭受地震破壞可以追溯到1906年的美國舊金山大地震，而管道的抗震設(shè)計得到真正的重視是在20世紀(jì)70年代。1971年圣費爾南多地震給圣安德烈斯斷層附近的埋地輸氣管道造成了破壞，管網(wǎng)毀壞嚴(yán)重。在這次地震之后世界各國開始出臺管道的抗震規(guī)范。管道的抗震設(shè)計已從過去的彈性設(shè)計向塑性設(shè)計發(fā)展，從原來的應(yīng)力設(shè)計向應(yīng)變設(shè)計發(fā)展。地震對管道產(chǎn)生破壞可分為：強(qiáng)地面運動；地面的永久變形，如由斷層運動、砂土液化、滑坡等引起的破壞。

1. 中國管道抗震設(shè)計的比較

 ①. GB／T 20801《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》規(guī)定，同時滿足以下條件時，應(yīng)考慮地震荷載：

  a. GC1級管道以及介質(zhì)為有毒或可燃的GC2類管道；

  b. 地震設(shè)防烈度大于或等于6度，且設(shè)計基本地震加速度大于或等于0.1

 ②. GB 50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，為了防止儲罐與管道之間產(chǎn)生的不均勻沉降引起破壞，儲罐的進(jìn)出口管道應(yīng)采用柔性連接。

 ③. SH／T 3007《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，儲罐的主要進(jìn)出口管道，應(yīng)采用柔性連接方式，并應(yīng)滿足地基沉降和抗震要求

  管道與儲罐等設(shè)備的連接采用柔性連接，對預(yù)防地震作用和不均勻沉降等所帶來的不安全影響有好處。對于儲罐來說，在地震作用下，罐壁發(fā)生翹高、傾斜、基礎(chǔ)不均勻沉降，使儲罐和配管連接處遭到破壞是常見的震害之一。此外，由于罐基礎(chǔ)處理不當(dāng)，有一些儲罐在投入使用后其基礎(chǔ)仍會發(fā)生較大幅度的沉降，致使管道和罐壁遭到破壞。為防止上述破壞情況的發(fā)生，采取增加儲罐配管的柔性（如設(shè)金屬軟管、彈簧支吊架、自然彎曲補償?shù)龋﹣硐鄬ξ灰频挠绊懯潜匾模乙灿欣诠耷伴y門的安裝與拆卸和消除局部管道的熱應(yīng)力。

  ④. GB50074《石油庫設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，與儲罐等設(shè)備連接的管道，應(yīng)使其管系具有足夠的柔性，并應(yīng)滿足設(shè)備管口的允許受力要求。

 ⑤. GB／T 50470《油氣輸送管道線路工程抗震設(shè)計規(guī)范》用于陸上新建、擴(kuò)建和改建鋼質(zhì)油氣輸送管道線路工程的抗震勘察、設(shè)計、施工及交工。對埋地管道抗震設(shè)計、通過活動斷層的埋地管道、液化區(qū)埋地管道、震陷區(qū)埋地管道、管道穿越工程、管道跨越工程的抗震設(shè)計提出了要求。

 ⑥. SH／T 3039《石油化工非埋地管道抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了石油化工非埋地管道的地震作用、抗震驗算和抗震措施的基本要求。適用于設(shè)計基本地震加速度不大于0.40g，或抗震設(shè)防烈度9度及以下的地區(qū)、公稱壓力不大于42MPa的石油化工非埋地金屬管道的抗震設(shè)計。不適用于長輸管道的抗震設(shè)計。

  ⑦. 我國壓力管道其他抗震設(shè)計規(guī)范還有《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計規(guī)范》GB 50032等。

2. 日本管道抗震設(shè)計的比較

  日本是一個地震多發(fā)國家，管道系統(tǒng)的抗震研究也開展得較早。1974年3月，日本制定了《輸油管道技術(shù)基準(zhǔn)》，隨后日本各管道協(xié)會推出了相應(yīng)的抗震設(shè)計規(guī)范：《管道設(shè)施的耐震工法指南》《天然氣管道抗震設(shè)計指南》［該規(guī)范包括高壓天然氣管道、一般壓力（中、低壓）天然氣管道兩個部分］；《地下管路設(shè)備的抗震設(shè)計指南》。在這些規(guī)范中，管道抗震設(shè)計主要采用的是變形反應(yīng)方法。

3. 美國管道抗震設(shè)計的比較

  1971年 San Fernando 地震之后，管道的抗震問題得到重視，相應(yīng)的學(xué)術(shù)組織也開始成立。1974年美國土木工程學(xué)會（American Society of Civil Engineers，ASCE）成立了生命線地震工程委員會（Technical Council on Lifeline Earthquake Engineering， TCLEE）， 1975年美國機(jī)械工程學(xué)會（American Society of Mechanical Engineers，ASME）也成立了類似的生命線學(xué)科組。各種管道有關(guān)的抗震規(guī)范也都相繼出版，例如ASME B31E《地上管道系統(tǒng)的抗震設(shè)計和改造用標(biāo)準(zhǔn)》、ASME B 31.1、ASME B 31.3、ASME B 31.4、ASME B31.8等規(guī)范，均提出了地震工況管道的設(shè)計要求。

4. 英國、挪威管道抗震設(shè)計的比較

  英國規(guī)范BS 8010《管道的實用規(guī)程》，要求管道的應(yīng)變小于0.1％、管徑和管壁的比例/t<6060，但是該規(guī)范不適用于高溫高壓管道等需要進(jìn)行應(yīng)變設(shè)計的情況。

  海底管道設(shè)計采用的規(guī)范是挪威的《Det NorskeVeritas(DNV)Pipeline CoCodes》。該規(guī)范給出了跨海管道的極限狀態(tài)設(shè)計方法，考慮管道所有可能的失效模式，基于各種工況實驗

  得到的數(shù)據(jù)和大量有限元模擬的結(jié)果，判明管道各種失效模式發(fā)生的概率，計算管道相應(yīng)此種失效模式的安全系數(shù)，以達(dá)到管道工程在整個壽命期內(nèi)的投資最優(yōu)化設(shè)計。

  典型極限狀態(tài)包括：

   ①. 管道的極限壓力；

   ②. 組合外部荷載和管內(nèi)流體沖擊荷載等引起的管道局部屈曲；

   ③. 管道在被擠壓時發(fā)生豎向抬升形成的梁式屈曲和海底管道常見的側(cè)向蛇形屈曲；

   ④. 管道截面的橢圓化變形；

   ⑤. 在壓力和溫度以及海流作用下的管材疲勞失效；

   ⑥. 在循環(huán)加溫的情況下，沿著管道存在溫度差，導(dǎo)致管道各點的應(yīng)變不同，有可能出現(xiàn)管道發(fā)生移動的現(xiàn)象。極限狀態(tài)設(shè)計是在大量的研究和實驗的基礎(chǔ)上才能夠進(jìn)行的。

7. 計算機(jī)輔助應(yīng)力分析工作程序