天津市东丽区中国民航大学 300300
摘要：经过十余年服役的埋地机坪供油管网，在土壤中的水分、微生物等长期作用下会形成腐蚀缺陷，机坪上的动、静荷载会对其结构安全产生影响。因此，设计和建造了含腐蚀缺陷机坪管网结构在机坪载荷作用下的安全模拟试验系统，可用于模拟飞机经过或加油时，含腐蚀缺陷机坪管网的形变状态，从而为安全模拟试验系统提供数据保障。
1.概述
国内经济的稳定增长以及人们生活水平的提高带动了民航业的快速发展。同时，作为民航基础设施的机场数量也随之增加，截止2019年末，国内颁证机场数量为238个。为了保障航班正常的航空油料供应，在大、中型机场中，主要采用机坪供油管网配合管线加油车来给飞机供油。相比传统的罐式加油车，采用机坪供油管网加油的方式具有稳定、快速、安全等优点。为了保障油品的洁净以及保护管网不被腐蚀，通常会采用涂抹防腐层及阴极保护等方式。然而，运行中的埋地机坪管网不可避免地由于微生物、潮湿土壤等因素造成腐蚀缺陷，此时在内外荷载的作用下，有可能会造成管网发生形变、泄露、破裂等事故。机坪管网的运行过程中，需要承受自身的疲劳载荷作用、外部载荷（填土载荷、道面载荷和飞机载荷）以及航油内部流动载荷。管道一般服役年限为15至20年，现有机坪供油管网大多已服役十多年，因此他们还面临着内外部环境腐蚀所带来的多应力作用下的安全问题。这些载荷对机坪管网共同作用会产生交变应力，可能造成含腐蚀缺陷的机坪管网开裂。一旦发生事故，会造成机场停运、土壤污染等不可想象的严重后果。因此对机坪管网的安全性问题的研究具有重要的意义。
为了保障机坪管网的安全运行，必须在多载荷作用的情况下探索管网的承压情况。需要确定机坪管网承受的外载荷和内部流动载荷，同时综合考虑机坪管网的腐蚀缺陷问题。王成杰，周正峰、凌建明、梁斌[1]等人通过ANSYS软件（在文末标出参考文献：），对底部三通连接的垂直管道进行了有限元分析，采用P-y曲线对管道和土层之间的相互作用进行模拟，模拟结果表明底部三通管道和垂直管道出现了高应力区域，应力分布情况与土层分布和道面位移大小有关。王直民[2]通过建立埋地管道减荷有限元模型并结合工程实际，分析了不同减荷手段下，刚、柔性管道的受力情况，研究表明，聚苯乙烯泡沫（EPS）柔性材料和回填材料（CLSM）对埋地管道有减荷效果。杨俊涛[3]应用了ABAQUS有限元软件，对静载荷和动载荷作用下的管道力学响应做出计算，探讨了管径、埋地深度、地基土体、材料泊松比等多种因素对管道力学性状的影响，结果表明管道的水平位移比竖向位移对管道的破坏性更大。目前对埋地管道的载荷分析大多采用有限元方法模拟多物理场耦合状态下管道压力分布受周围环境的影响，采用实际搭建的实验装置验证软件模型正确性的较少。
2.实验系统设计
本文综合考虑机坪管网在自身疲劳载荷以及内外载荷作用下，通过搭建一套模拟机坪载荷对含腐蚀缺陷机坪管网结构安全影响的实验装置，该装置包括管网系统，流动系统，采集系统，荷载加载系统等，能够实现对当前有腐蚀缺陷的机坪管网施加载荷情况下，机坪管网应变、位移、形变等相关数据的测量与分析，并评估该机坪管网的结构安全状况，装置如图1所示。
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图1 埋地管网模拟试验系统装置示意图
3.结论
机坪管网安全模拟系统对深入开展机场安全研究具有重要意义，其设计合理、切合实际、操作简便，可用于模拟机坪管网在不同状态下受力形变大小并作出安全评估，便于测出多种常见以及突发情况受腐蚀管道的承受能力。
参考文献：
[1]周正峰，凌建明，梁斌，et al．机坪输油管道荷载附加应力分析 [J]．同济大学学报（自然科学版），2013，41（08）：1219-1224+1262
[2]王直民．交通荷载作用下埋地管道的力学性状研究[D]：[博士]．2006
[3]杨俊涛．垂直荷载作用下埋地管道的纵向力学性状分析[D]：[硕士]．2006