鋼懸鏈線立管動力響應的參數(shù)分析與管段重量優(yōu)化研究.pdf

1、鋼懸鏈線立管作為一種新型立管型式，是深水油氣開發(fā)的首選立管。鋼懸鏈線立管在位期間，所處的環(huán)境非常復雜惡劣，承受波浪、海流、上端浮體的運動、下端海床摩擦等作用，這些荷載共同作用使立管動力響應十分復雜。
　　本文利用ABAQUS有限元分析軟件，對鋼懸鏈線立管整體進行建模。根據(jù)垂向管土相互作用的P-y曲線模型及側向管土相互作用的三線性模型，在立管觸地段建立垂向及側向的非線性彈簧，模擬立管與海床的相互作用，并施加波浪海流荷載、浮體運動作用

2、，計算鋼懸鏈線立管進行整體動力響應。在此基礎上，通過改變海流方向、初始懸掛角、內徑、壁厚以研究這些參數(shù)對立管動力響應的影響。結果表明，觸地點附近處的時程應力對海流作用方向較為敏感，當立管作用方向與立管所在平面為同一平面上時，應力幅值較大；隨著懸掛角增加，立管時程最大應力出現(xiàn)位置向錨固點移動，整體應力最大值減小，立管懸掛段和流線段位置處的時程最大應力隨懸掛角的增大而增大；隨著壁厚的增加，立管各處的時程最大應力減??；立管管徑變化對動應力影響

3、不大。
　　此外，本文還通過改變立管不同管段的涂層密度來分析研究管段重量變化對鋼懸鏈線立管動力響應的影響。通過分析得出增大懸垂段管段重量或減小初始觸地段重量可使立管應力減小，而改變遠離觸地點的底部流線段的外部涂層密度不影響應力。沿立管弧長段存在一個特殊位置，將其作為不同涂層分布的分界處，可以顯著減小立管最大動應力；將該分界處向懸掛點或觸地點移動而偏離該位置都將增大立管最大動應力，在進行管段重量優(yōu)化時需要特別注意該特殊位置。最后通過