海底管道提吊和沉放過(guò)程仿真及應(yīng)力控制研究.pdf

1、在淺海水域海底管道鋪設(shè)過(guò)程中,拖運(yùn)至預(yù)定地點(diǎn)的管道分段要從海底提吊至水面進(jìn)行焊接,然后沉放埋設(shè)。海底管道被提起后一段懸空,中間懸跨段較長(zhǎng),管道彎曲變形很大,在復(fù)雜的環(huán)境載荷及安裝載荷作用下,極易導(dǎo)致管道的破壞。為了保證海底管道在提吊及整體沉放過(guò)程中的變形控制在彈性變形范圍內(nèi),不發(fā)生屈服現(xiàn)象,需要對(duì)提吊及沉放方案進(jìn)行相關(guān)力學(xué)分析與校核。因此,本論文對(duì)提吊及沉放中海底管道的空間形態(tài)及應(yīng)力分布變化過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。主要開(kāi)展了以下內(nèi)容的研究工

2、作:
　　 探討了常用的海底管道結(jié)構(gòu)形式,分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn);根據(jù)海洋環(huán)境條件及施工方法明確了提吊及沉放過(guò)程中作用于管道的主要載荷及其計(jì)算方法;對(duì)管道在載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力形式進(jìn)行分析,確定了管道強(qiáng)度校核方法。
　　 分析了海底管道同海床的接觸作用特點(diǎn),引入海床剛度概念表達(dá)管土法向作用關(guān)系,并給出了不同管土作用情況和海床條件下的剛度計(jì)算方法;根據(jù)海底管道同海床的摩擦作用特點(diǎn),建立管土各向異性彈性滑動(dòng)摩擦模型。
　　

3、結(jié)合管道提吊及沉放的具體措施和步驟,建立了海底管道、吊纜及海床的數(shù)值模型,利用Slipring連接屬性模擬吊纜的收放行為,將海床處理成剛性解析面,采用管土法向軟接觸模型和彈性滑動(dòng)各向異性摩擦模型模擬管土作用關(guān)系?；谠撃Ｐ蛯?duì)一段管道的提吊及沉放全過(guò)程進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果很好的顯示了管道在提吊和整體沉放過(guò)程中的連續(xù)變形和應(yīng)力分布情況,可以為施工方案的設(shè)計(jì)和校核提供重要參考。
　　 基于建立的數(shù)值模型,研究了定常水流、海床摩擦系數(shù)及