溫壓聯合作用下海底管線水平向整體屈曲的高階模態(tài)分析.pdf

1、隨著人類對海洋油氣資源開發(fā)利用的深化,對海底管線的設計要求也不斷提高,高溫高壓管線發(fā)生整體屈曲失效問題的嚴重性日益突顯,已引起國內外科研人員與工程技術人員的廣泛關注。在內壓和溫度等工作荷載的聯合作用下,管線內部產生附加應力,由于管線受到地基土體的約束無法自由變形釋放內力,隨著管線長度的增加,其內部附加應力不斷累積,最終導致管線出現整體屈曲,對于不埋或半埋的海底管線,水平向整體屈曲是其變形的主要形式。通常海底管線不是理想的平直狀態(tài),由于海

2、床表面的不平整或是鋪設時遇到巖石等原因,導致管線具有初始的彎曲變形,即初始缺陷。
　　本文采用解析法研究了溫壓聯合作用下,具有初始缺陷管線發(fā)生水平向整體屈曲的高階模態(tài),分析了整體屈曲的規(guī)律性。首先,根據海底管線整體屈曲變形的經典方法,應用小變形理論建立了單拱缺陷和反對稱雙拱缺陷管線發(fā)生高階模態(tài)水平向整體屈曲的理論分析方法,求得相應的解析解;而后,結合工程實例,分析了初始缺陷的存在、初始缺陷的形態(tài)、幅值以及地基土體強度特性對管線水平

3、向整體屈曲的影響,并對其屈曲特性進行了對比分析;最后,本文運用VC++開發(fā)了海底管線水平向整體屈曲的計算軟件,可對理想管線和具有初始缺陷管線發(fā)生的四種不同模態(tài)水平向整體屈曲進行分析計算,并可繪出相應的管線整體屈曲形態(tài)以及溫差、屈曲力、初始缺陷幅值間的曲線關系。
　　建立了單拱缺陷和反對稱雙拱缺陷管線發(fā)生高階模態(tài)水平向整體屈曲時,內壓、溫差、屈曲力與屈曲幅值和屈曲長度間的相關關系;獲得了影響管線水平向整體屈曲各因素的規(guī)律性,即管土間