深水海底管道鋪設(shè)受力性能分析.pdf

1、海底管道是深水油氣開發(fā)建設(shè)工程的重要組成部分，對海上油氣田的開發(fā)、生產(chǎn)和外輸起著關(guān)鍵性的作用。受到深水惡劣海洋環(huán)境的影響，海底管道鋪設(shè)具有不可預(yù)見的風(fēng)險性，尤其當海底管道受到彎曲、軸向拉力以及靜水壓力的組合作用下，其臨界屈曲的危險性更突出。因此，開展深水海底管道鋪設(shè)過程中的受力性能研究顯得尤為重要。深水海底管道鋪設(shè)有三種方法：S型鋪管法、J型鋪管法和卷管式鋪管法，本文在系統(tǒng)地分析和總結(jié)國內(nèi)外這三種鋪管法現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對海底管道

2、在深水鋪設(shè)施工過程中受到彎曲作用及彎曲和靜水壓力組合作用的承載能力、管道橢圓化屈曲變形及屈曲傳遞等一系列問題進行了較為深入的研究，并結(jié)合3000 m水深海底管道鋪設(shè)所面對的工程實際問題，提出了一些管道施工工藝和技術(shù)建議，做到了理論研究與工程實踐緊密相結(jié)合從而達到相互促進的目的，這既為深水海底管道的鋪設(shè)技術(shù)提供了理論依據(jù)和重要的參考價值，同時也為海洋油氣資源的安全開發(fā)提供可靠的保證。本文的主要研究成果概述為以下幾個方面： (1)開

3、發(fā)了卷管式鋪管法的受力分析軟件，軟件的主要功能是計算管道在卷管式鋪管法施工過程中遇到的純彎、拉彎、壓彎、徑向壓力等工況下的受力狀態(tài)。該軟件以材料力學(xué)的解析方法為理論基礎(chǔ)，運用了理想彈塑性和線性強化兩種本構(gòu)模型進行分析，計算結(jié)果可以通過圖形和文檔兩種形式輸出。 (2)以管道屈曲變形側(cè)向?qū)ΨQ和軸向變形均勻的假定為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用非線性環(huán)理論的位移一應(yīng)變關(guān)系、Ramberg-Osgood本構(gòu)關(guān)系模型和虛功原理等關(guān)系式建立了彈塑性屈曲分析

4、的計算方法。該計算方法可以預(yù)測管道在純彎曲作用以及彎曲和靜水壓力組合作用下的受力和屈曲情況。 (3)建立了一系列管道的三維有限元模型，用數(shù)值模擬的方法對管道彈塑性的彎曲問題進行了深入的分析，并對不同徑厚比的管道受力情況和屈曲規(guī)律作了深入探討。 (4)對管道止屈器的分類、技術(shù)規(guī)格、性能等方面作了詳細的介紹，基于大量現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，對整體式止屈器的各種參數(shù)進行了敏感性分析，提出了管道止屈器的設(shè)計方法和經(jīng)驗公式。