斜向波浪作用下斜坡海床上管線受力特性研究.pdf

1、海底管線在海洋油氣資源開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用，管線從外海沿著起伏不平的海床到近岸，波浪傳播方向與管線軸線分析往往存在不同夾角，斜坡的存在及波浪傳播方向的不同必然影響管線的受力和局部沖刷，直接關(guān)系到管線的安全運(yùn)營(yíng)。因此，研究近岸帶坡上管線表面所受波浪點(diǎn)壓力和整體所受波浪力變化情況，將波浪力和沖刷結(jié)合研究斜向波浪作用下斜坡上管線受力特性具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文利用港池開(kāi)展物理模型試驗(yàn)研究，在港池中選用中值粒徑為0.219mm原

2、型沙鋪設(shè)1∶15的斜坡，斜坡坡腳線與波浪傳播方向夾角為45°。選擇直徑為0.048m的鋼管作為管線模型，通過(guò)改變波要素、埋深、管線與斜坡坡腳線夾角θ等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明:波浪斜向作用，管線表面各個(gè)位置所受波浪點(diǎn)壓力不同，局部沖刷加劇，不同位置受力變化趨勢(shì)不同。管線平鋪于海床時(shí)，增大相對(duì)波高H/h或Kc數(shù)，發(fā)現(xiàn)管線表面所受點(diǎn)壓力幅值的絕對(duì)值先增大后減小。以莫林森方程中的拖曳力系數(shù)CD、慣性力系數(shù)CM和上升力系數(shù)CL

3、為基礎(chǔ)，對(duì)管線截面所受波浪力分析。采用測(cè)力天平測(cè)量管線X、Y、Z三個(gè)方向所受到的波浪總力，發(fā)現(xiàn)X方向受力最大，Z方向次之，Y方向接近于零。在管線平鋪、上岸兩種情況中通過(guò)改變波要素、埋深對(duì)比總力變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)上岸情況受力較大;隨著管線與斜坡坡腳線夾角θ增大，三個(gè)方向受力幅值均先增大后減小，但取得最大值情況不同。同時(shí)埋深增大，X方向受力減小，Y、Z方向受力先增大后減小。對(duì)比管前、管后浪高，波浪經(jīng)過(guò)管線發(fā)生能量損失，波浪首先傳播接觸左側(cè)地形，