深海裸置海底管道側向屈曲管土相互作用研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)發(fā)展對油氣需求的增長，油氣開采逐漸向深海發(fā)展。海底管道是海上油氣開發(fā)生產系統(tǒng)的重要組成部分，它的安全作業(yè)是油氣連續(xù)采集運輸?shù)闹匾Ｕ?。整體屈曲是海底管道的主要失效形式之一。本文針對深海裸置海底管道側向整體屈曲過程中的管土相互作用進行了模型試驗研究，研究側向土抗力變化規(guī)律；基于ABAQUS軟件，使用CEL有限元方法分析了單位長度管道在土體表面大位移運動過程中受到的側向土抗力，并與試驗結果進行了對比；對管道整體屈曲的一階模態(tài)進行

2、了理論推導，使用三種管土相互作用模型對側向整體屈曲的一階模態(tài)進行了有限元模擬，研究側向土抗力對管道整體屈曲的影響。主要結論如下：
　?。?）土抗力隨管道位移變化關系：管道啟動時，側向土抗力增長迅速，在一倍直徑附近達到一個初始峰值；管道位移超過一倍直徑后，土抗力增長速度放緩，最終趨于穩(wěn)定。
　?。?）初始沉陷深度越深、管道直徑越大，則側向土抗力隨管道位移增長越快，初始峰值和最終幅值越大。側向土抗力隨土壤隆起高度增加而呈幾何增長

3、。
　?。?）管道側向往復大位移運動過程中，土體在管道最大屈曲位移處堆積、固結，當管道再次到達位移幅值處，管土相互作用顯著增強。
　　（4）CEL（耦合的歐拉-拉格朗日描述）有限元技術適用于大位移管土相互作用計算分析。通過單位長度管道模型的 CEL有限元計算，得到的側向土抗力變化規(guī)律與試驗結果總體相近。
　?。?）推導了在管道發(fā)生一階整體側向屈曲的整個歷程里，軸向最大應力的最小值[σm]min的計算式，及其對應的屈曲位