海底管道提吊和沉放過程仿真及應(yīng)力控制研究.pdf

1、在淺海水域海底管道鋪設(shè)過程中,拖運(yùn)至預(yù)定地點(diǎn)的管道分段要從海底提吊至水面進(jìn)行焊接,然后沉放埋設(shè)。海底管道被提起后一段懸空,中間懸跨段較長,管道彎曲變形很大,在復(fù)雜的環(huán)境載荷及安裝載荷作用下,極易導(dǎo)致管道的破壞。為了保證海底管道在提吊及整體沉放過程中的變形控制在彈性變形范圍內(nèi),不發(fā)生屈服現(xiàn)象,需要對提吊及沉放方案進(jìn)行相關(guān)力學(xué)分析與校核。因此,本論文對提吊及沉放中海底管道的空間形態(tài)及應(yīng)力分布變化過程進(jìn)行了模擬研究。主要開展了以下內(nèi)容的研究工

2、作:
　　 探討了常用的海底管道結(jié)構(gòu)形式,分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn);根據(jù)海洋環(huán)境條件及施工方法明確了提吊及沉放過程中作用于管道的主要載荷及其計(jì)算方法;對管道在載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力形式進(jìn)行分析,確定了管道強(qiáng)度校核方法。
　　 分析了海底管道同海床的接觸作用特點(diǎn),引入海床剛度概念表達(dá)管土法向作用關(guān)系,并給出了不同管土作用情況和海床條件下的剛度計(jì)算方法;根據(jù)海底管道同海床的摩擦作用特點(diǎn),建立管土各向異性彈性滑動摩擦模型。
　　

3、結(jié)合管道提吊及沉放的具體措施和步驟,建立了海底管道、吊纜及海床的數(shù)值模型,利用Slipring連接屬性模擬吊纜的收放行為,將海床處理成剛性解析面,采用管土法向軟接觸模型和彈性滑動各向異性摩擦模型模擬管土作用關(guān)系。基于該模型對一段管道的提吊及沉放全過程進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果很好的顯示了管道在提吊和整體沉放過程中的連續(xù)變形和應(yīng)力分布情況,可以為施工方案的設(shè)計(jì)和校核提供重要參考。
　　 基于建立的數(shù)值模型,研究了定常水流、海床摩擦系數(shù)及