溫壓聯(lián)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(duì)海洋油氣資源開發(fā)利用的深化,對(duì)海底管線的設(shè)計(jì)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(yán)重性日益突顯,已引起國(guó)內(nèi)外科研人員與工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。在內(nèi)壓和溫度等工作荷載的聯(lián)合作用下,管線內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力,由于管線受到地基土體的約束無法自由變形釋放內(nèi)力,隨著管線長(zhǎng)度的增加,其內(nèi)部附加應(yīng)力不斷累積,最終導(dǎo)致管線出現(xiàn)整體屈曲,對(duì)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(shè)時(shí)遇到巖石等原因,導(dǎo)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(lián)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(jù)海底管線整體屈曲變形的經(jīng)典方法,應(yīng)用小變形理論建立了單拱缺陷和反對(duì)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(yīng)的解析解;而后,結(jié)合工程實(shí)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(qiáng)度特性對(duì)管線水平

3、向整體屈曲的影響,并對(duì)其屈曲特性進(jìn)行了對(duì)比分析;最后,本文運(yùn)用VC++開發(fā)了海底管線水平向整體屈曲的計(jì)算軟件,可對(duì)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(jìn)行分析計(jì)算,并可繪出相應(yīng)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(guān)系。
　　建立了單拱缺陷和反對(duì)稱雙拱缺陷管線發(fā)生高階模態(tài)水平向整體屈曲時(shí),內(nèi)壓、溫差、屈曲力與屈曲幅值和屈曲長(zhǎng)度間的相關(guān)關(guān)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