海底管道在不平整海床上的高溫屈曲及液化穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著海洋油氣資源的不斷開采，海底管道的鋪設力度也不斷加強，其運行的穩(wěn)定性直接關系到整個輸送系統(tǒng)的連續(xù)性與安全性。由于海管所處的環(huán)境非常復雜，在受到波浪、流、地震、高溫、高壓等荷載作用下很容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，海床的不平整性也是造成海底管道失穩(wěn)的原因之一。當海床液化時，海底管道會發(fā)生很大的上浮位移，嚴重影響海底管道的安全性。
　　對于埋設于海床中的海底管道，其失穩(wěn)方式主要為豎向屈曲。本論文以Ansys程序為平臺，提出海底管道在不平整海床

2、上的豎向屈曲模擬方法。模型中以非線性彈簧模擬管土相互作用，彈簧剛度采用ASCE規(guī)范中的定義方法，該方法考慮了土壤粘聚力、內摩擦角、上覆土壓力、管線直徑等因素。因此本論文主要討論海底管道擱置在不平整海床上時，海床不平整度、軸向摩擦系數(shù)、內壓、土壤類別和以上幾種因素對其整體穩(wěn)定性的影響。對于處于液化海床中的海管，在液化土壤中會受到浮力作用而發(fā)生較大的上浮位移，因此本論文從減小海管上浮位移和應力的角度出發(fā)，提出了三種方法使海管保持穩(wěn)定。三種方

3、法分別為間隔回填不易液化材料、間隔錨固、間隔設置簡單門式框架。
　　有限元模型中考慮了海管的幾何與材料非線性。計算結果表明，海床不平整度、粘聚力和內摩擦角對海管的豎向屈曲過程影響較大。內壓大小不會改變屈曲發(fā)生的突然性。而軸向摩擦系數(shù)對海底管道屈曲前的位移和屈曲安全溫度的影響微乎其微，但對海管屈曲后的豎向位移影響較大，對于保持海底管道屈曲后的穩(wěn)定性有重要影響。
　　對于液化海床下三種保持海管穩(wěn)定的措施中，三種方法均能有效的減小