下载文档原格式
基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算付长静;王锦国;赵天龙【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。
由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。
本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。
根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。
【总页数】5页(P588-592)【作者】付长静;王锦国;赵天龙【作者单位】重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室;南京水利科学研究院水利部水库大坝安全重点实验室;南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室;河海大学地球科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】P756.2;TV139.2;O353.2【相关文献】1.孤立波作用下海底管道允许悬跨长度简化计算2.海底管道悬跨长度的计算3.海底管道悬跨段振动特性及允许悬空长度研究4.海底管道最大允许悬跨长度计算5.考虑阻尼海底悬跨段管道的动力特性及允许悬空长度因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
随机波浪作用下的水中悬浮隧道力学模型实验李勤熙;蒋树屏【摘要】为了解随机不规则波作用下水中悬浮隧道(submerged floating tunnel,SFT)的力学特性,通过1:80的物理模型实验,得到了2~6 cm波高下悬浮隧道管段断面压强分布和锚索张力的时间历程曲线.研究表明:①SFT断面压强大小随波高增大而增大,基于速度势的边界元法衍射理论估算得到的垂向波浪力较水平波浪力大2%~12%;②在随机不规则波作用下,悬浮隧道管段锚索张力时间历程曲线呈现出明显的随机性质.同时由于锚索的自振频率落入波浪的频率范围内,锚索的自振模态被激发,模型强迫振动周期约为8s.%In order to understand the mechanical characteristics of submerged floating tunnel(SFT)in the ac-tion of random irregular waves,through the physical model experiment of1:80,the time history curves of the pres-sure distribution and the tension of the anchor cable in the 2~6 cm wave heights are obtained.The results show as follows.①T he pressure magnitude of SFT cross section increases with the wave height,based on the boundary ele-ment method of velocity potential, the vertical wave force calculated by diffraction theory is larger than horizontal wave force 2%~12%.②Under the action of random irregular waves,the time history curve of anchor rope tension in the tunnel section shows obvious randomness.At the same time,the natural frequency of the anchor falls into the frequency range of the wave,the natural vibration mode of the cable is excited,and the forced vibration period of the model is about 8 s.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)010【总页数】5页(P156-160)【关键词】海洋工程;水中悬浮隧道;不规则波浪;模型实验;随机振动【作者】李勤熙;蒋树屏【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆400067【正文语种】中文【中图分类】U451水中悬浮隧道(submerged floating tunnel，SFT)又称为“阿基米德桥”，因为它类似于悬索桥的镜像；它悬浮在水中一定深度，依靠重力、浮力和支撑系统的拉力来取得平衡，维持系统的稳定性。
文章编号押2096-4730穴2020雪05-0458-08·研究简报·海底管道悬空治理数值模拟单潜瑜1,2,白兴兰2,3(1.浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山316022;2.浙江海洋大学船舶与机电工程学院,浙江舟山316022;3.浙江省近海海洋工程技术重点实验室,浙江舟山316022)摘要：依据DNV-RP-F105规范,运用有限元软件ABAQUS构建了舟山海域某悬跨输气管道许可长度的计算模型。
从动力角度研究了边界条件和轴向力对悬跨段的影响,并计算了不同工况下的许可长度,发现结果与规范方法、避免涡激共振方法相符。
同时针对确定的悬跨管道进行数值模拟分析,对悬跨管道改变支撑尺寸、包裹长度等参数进行敏感性分析,根据位移响应时程曲线来确定更优的参数。
最后,综合治理效果与成本控制,将优化的钢架支撑和沙袋覆盖治理方案进行对比分析。
关键词：海底管道;管土耦合分析;悬跨管道;许可长度;悬空治理中图分类号：TE973.92文献标识码：ANumerical Simulation of Submarine Pipeline Suspension TreatmentSHAN Qian-yu1,2,BAI Xing-lan2,3(1.School of Port and Transportation Engineering of Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022;2.School of Naval Architecture and Mechanical-electrical Engineering of Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022;3.Key Laboratory of Offshore Engineering Technology of Zhejiang Province,Zhoushan316022,China)Abstract:According to the DNV-RP-F105,a computational model of the submarine gas pipe in Zhoushan is established to achieve a permissible free spanning length using the software ABAQUS.The influence of bound-ary conditions and axial forces on the suspended pipe is studied through dynamic analysis,and the allowable lengths under different cases are calculated,which are found to be consistent with the traditional method.The dynamic response of submarine pipelines are observed considering the pipe-soil coupling,and the sensitivity analysis of parameters,such as support size and package length of the suspended pipeline,is carried out.The better parameters are determined by the time history curve of displacement response.Finally,the hanging con-trol,such as optimized steel frame support and sandbag cover,are compare and analyzed according to the effi-ciency and cost.收稿日期:2019-02-26基金项目:国家自然科学基金(51879238);浙江省公益技术研究计划项目(LGF18E090008)作者简介:单潜瑜(1994-),男,浙江嵊州人,硕士研究生,研究方向:海底管道悬空治理的数值模拟.通信作者：白兴兰(1980-),女,教授,博士,研究方向:海洋管道结构动力分析与优化设计.E-mail:*****************第5期Key words:submarine pipeline;pipe-soil coupling analysis;free span pipeline;allowable length;suspen -sion treatment 在工程设计过程中,确定悬空管道的临界长度,一般采用以下方法[1]:(1)静态强度方法:运用MOUSEL -LI [2]确定的管道悬跨长度与管道内静弯曲应力之间的函数关系,最大静弯曲应力不超过材料许用应力,确定许可跨长;(2)动态响应方法:将避免共振作为控制条件来计算临界跨长,即在海流作用下不发生涡激共振;(3)极限分析验算:结合以上两种分析结果,基于DNV-RP-F105规范,以有限元法及Miner 线性累积损伤理论为依据,计算管道静应力及涡激振动引发的最大弯曲应力的合应力是否满足安全要求,确定管道悬跨长度。
海底悬空管道的动力学分析王朝晖张宏（北京石油大学机电工程学院 102200）1 引言海上开发出来的油气大多是通过海底管道的形式进行输送的。
近海海底管道浅埋在海床的泥沙里，由于受海流的冲刷作用，有可能裸露出来，形成悬空管段。
悬空管段在各种海洋动力因素的影响下会出现随机振动，长期的振动影响会缩短管线的使用寿命，影响正常的油田生产。
目前，对于海底水平悬空管道的动力学研究还有很多不足；主要体现在有限元计算模型的建立上，即如何正确地模拟悬空管道结构及其边界条件。
本文尝试建立海底水平悬空管道的三维有限元计算模型，用Kelvin和Maxwell粘弹性模型近似模拟海底土壤对于管道的边界效应，并用该模型做了动力学模态分析和响应计算，且进一步提出了悬空海底管道的寿命预测模型，为今后对海底悬空管道的强度分析和寿命预测提供了新的参考方法。
2 海底管道有限元模型的建立2.1 问题的描述从我们得到的埕岛油田悬空管道的实际情况如下：管道为内外双层钢结构，内层为输油管，外层为保护管，两层钢管材质均为16Mn钢，在两层钢管的夹层中为“黄甲克”保温层。
从现场勘测来看，有两种悬空情况：1. 管道上岸水平悬空，管道登陆一端固定于岸基，另一端掩埋于近岸海底淤泥中。
2. 管道上平台水平悬空，管道一端固定于平台上，另一端掩埋于平台附近海底淤泥中。
3. 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中。
图1 管道上岸与上平台的悬空情况图2 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中4. 具体材料属性数据如下：1）内管：杨氏弹性模量：211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度加原油折算密度）：124083/4.m kg 温层：杨氏弹性模量：29/10181.3m N ×泊松比：035.保温层密度：603/m kg 外管：杨氏弹性模量： 211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度）：7850 3/m kg 2.2 水平悬空管道分析中的几个假设1.水平悬空管道始终是线弹性的。
海底管道临界悬跨长度及受力分析
刘成;贾贝贝;陈舒阳;孙富学
【期刊名称】《现代隧道技术》
【年(卷),期】2024(61)1
【摘要】受到非线性波浪荷载的长期作用,浅水区海底管道附近的海床极易发生局部冲刷侵蚀和输移,从而导致管道悬空失稳。
为保证海底管道稳定,需要确定管道的临界悬跨长度。
基于莫里森公式给出浅水区管道悬跨段所受的波浪力,根据管道最大弯曲应力与材料许用应力的关系确定临界悬跨长度。
依据实际工程选取材料参数,采用Flac 3D数值计算软件分析悬跨长度、波浪要素对海底管道受力分布的影响,给出跨中弯矩修正系数k的变化规律。
结果表明:悬跨情形下结构弯矩的数值解大于理论公式解,但随着悬跨长度增加,二者差值有减小趋势;跨长相同时,波高增加、波长减小或周期增长将引起管道变形量和最大弯矩的增大;随着跨长的增大,最大弯矩将向悬跨端附近迁移,说明管道的破坏点位置与跨长有关。
将分析结果应用于实际案例分析,可以为悬跨管道失效判断和维护时机的确定提供依据。
【总页数】9页(P165-173)
【作者】刘成;贾贝贝;陈舒阳;孙富学
【作者单位】南京林业大学土木工程学院;温州大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U459.9
【相关文献】
1.海啸波对海底悬跨管道受力分析
2.孤立波作用下海底管道允许悬跨长度简化计算
3.海底管道悬跨段振动特性及允许悬空长度研究
4.海底管道最大允许悬跨长度计算
5.海底管道临界悬跨长度分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
