計及內(nèi)波及管土耦合影響的深海管跨振動分析研究.pdf

1、隨著海上油氣資源開采的腳步不斷向深水海域邁進,深水管線工程已備受青睞。深水海床不規(guī)則、海流沖刷及海床土壤的不均勻性使得海底管線不可避免地出現(xiàn)自由管跨現(xiàn)象。管跨段是管線系統(tǒng)中最危險的部分,本文針對深水海域歸納了管跨的成因及主要類型。
　　跨端邊界的處理方式對管跨段的振動分析研究有著不可忽視的影響。本文利用 ABAQUS有限元軟件建立了考慮初始地應力作用下的管土耦合三維計算模型,得到垂向及側向兩個方向的阻力位移曲線,并將土體粘聚力、楊

2、氏模量、土體密度、海床地形形狀和土體摩擦系數(shù)作為敏感性因素對其進行敏感性分析。隨后將計算所得的阻力位移曲線數(shù)據(jù)加至ABAQUS的inp文件中進行管跨邊界條件加載,作為管跨振動分析的非線性邊界條件。
　　位于深水海域的管跨段主要受到海流載荷的作用,當海流以一定流速流經(jīng)管跨段時,便會引發(fā)渦激振動現(xiàn)象。文中選取了水平段管跨和爬坡段管跨兩個計算實例,分別對其進行了模態(tài)分析和渦激振動分析,并對比了不同邊界處理方式對渦激振動響應的影響。此外,

3、針對爬坡段管跨,分別考慮了分層流和均勻流兩種海流流場,并就跨長和跨中支撐形式進行了敏感性分析。
　　海洋內(nèi)波是密度層化海洋中普遍存在的一種波動現(xiàn)象。文中介紹了內(nèi)波的特性、典型三層模式及其退化模式,并給出了內(nèi)波流場的解析解。此外,文中給出了三種典型的內(nèi)波流場,通過Morison公式來實現(xiàn)內(nèi)波載荷的加載。
　　綜合來講,本文提出了一套適用于深水海域的考慮管土耦合作用下,計及分層流與海洋內(nèi)波載荷的管跨振動分析方法,對實際工程具有一