淺埋海底管線水平向整體屈曲的失效判斷.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)油氣資源的需求量日益增加，海上油氣資源的開(kāi)發(fā)也日益受到重視。海底管線作為一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)的油氣運(yùn)輸手段，在海上油氣工程中有著廣泛的應(yīng)用。油氣在管線運(yùn)輸過(guò)程中常常被施加高溫、高壓以便于運(yùn)輸，熱膨脹和泊松效應(yīng)會(huì)使得管線內(nèi)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，引起管線的整體屈曲，過(guò)度的整體屈曲會(huì)影響管線功能甚至造成管線失效。本文對(duì)海底管線整體屈曲及屈曲失效的判斷進(jìn)行了相應(yīng)的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　在總結(jié)現(xiàn)有水平向整體屈曲臨界狀

2、態(tài)及屈曲失效判斷方法的基礎(chǔ)上，對(duì)各類(lèi)方法進(jìn)行了對(duì)比分析；開(kāi)展了室內(nèi)模型試驗(yàn)以研究淺埋海底管線水平向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到土體阻力的發(fā)展過(guò)程；采用室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)土體阻力的數(shù)值模型進(jìn)行了校準(zhǔn)，建立了方便可靠的土體阻力分析模型；基于A BAQ US軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將試驗(yàn)所得土體阻力模型引入管線整體屈曲分析中，使得接觸面間摩擦力系數(shù)隨接觸面間相對(duì)位移大小變化而變化；對(duì)比分析了不同阻力模型下，管線整體屈曲的特性；提出了海底管線整體屈曲失效包絡(luò)線的概念，通過(guò)

3、數(shù)值模擬分析，獲得了不同影響因素下的失效包絡(luò)線。
　　研究表明：（1）對(duì)于初始缺陷v0/L0≤0.15％的近平直管線，可通過(guò)比較實(shí)際所受荷載與屈曲值域空間的相對(duì)大小來(lái)判斷是否發(fā)生水平向整體屈曲；（2）校核由初始缺陷激發(fā)的水平向整體屈曲時(shí)，內(nèi)力驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，應(yīng)作為的主要參照標(biāo)準(zhǔn)；（3）室內(nèi)模型試驗(yàn)研究結(jié)果表明，改變管線的初始埋深會(huì)影響土體對(duì)管線阻力-位移曲線的發(fā)展形態(tài)，初始埋深越大，峰值越大，相同管線在不同初始埋深條件下受到的土阻

4、力最終值相同；（4）對(duì)比采用不同土體阻力大小的數(shù)值模型，結(jié)果顯示在動(dòng)態(tài)阻力模型的整體屈曲臨界軸力明顯提高，管線屈曲變形更為集中，最大彎矩和應(yīng)變也相應(yīng)的增大，且受峰值的影響，管線變形及內(nèi)力存在突變式增長(zhǎng)；（5）管線壁厚主要影響破裂壓差pb的大小，對(duì)包絡(luò)線形態(tài)幾乎無(wú)影響；土體阻力和計(jì)算長(zhǎng)度主要影響包絡(luò)線包圍區(qū)域面積的大小，對(duì)歸一化后的包絡(luò)線形態(tài)影響較??；管徑對(duì)包絡(luò)線形態(tài)及包圍區(qū)域面積都有較大的影響。管徑越大、水平向土體阻力越大、計(jì)算長(zhǎng)度越長(zhǎng)