油气输送管线可靠度反问题分析

黄更平，陈金梅，金誉辉

（1.广西特种设备监督检验院，广西 南宁 530219；2.广西工业职业技术学院，广西 南宁 530003）

压力管道主要用来输送原油、成品油、天然气、水、煤气等各种物料的，在使用中由于物料本身的特性、材料各种缺陷的存在、材料老化等原因，可能引起燃爆和重大灾难性较大的事故［1］。因此，压力管道的可靠性问题是管道运输业的首要问题。

常规压力管道可靠性设计计算中，通常采用正分析法，即在给定设计参数统计特性条件下，对管道进行可靠性分析。但是，有些问题是在给定结构的目标可靠度指标的基础上，反算出结构所需的材料参数和集合参数。可靠度反分析问题包括均值和标准差的确定、已知变异系数求均值、已知均值、标准差求变异系数等问题。目前，国内已将可靠度反分析方法应用于桥梁和岩土工程等方面的研究［2～3］，但在管道参数的设计计算方面很少报道。本文主要利用可靠度反分析法研究压力管道的设计参数问题，推导了设计变量的迭代公式，并用正分析法—改进的一次二阶矩法验证该方法的有效性和准确性。

1 基本理论

1.1 改进的一次二阶矩法［4～5］

设结构的极限状态方程的表达式为：

式中 X=（x1，x2，……xn）为 n 个服从正态分布且相互独立的随机变量。

利用可靠性理论的改进一次二阶矩法（即验算点法）进行求解。步骤如下：

（1）选择初值：根据极限状态方程的各参数的均值赋予初值；

其中，μX为 X 的均值且有 μX＝（μx1，μx2，……，μ xm）；

（2）计算方向余弦：

（3）X*和可靠性指数β的关系式为：