鋼懸鏈式立管與海床土非線性相互作用研究.pdf

1、鋼懸鏈式立管(SCR)是一種新型深水立管系統(tǒng),是浮式平臺輸入輸出的首選立管系統(tǒng)。鋼懸鏈式立管集海底管線與立管與一身,一端連接海底井口,一端通過柔性接頭連接浮式結構。鋼懸鏈式立管與海床剛接觸的區(qū)域稱為觸地點區(qū)域,觸地點區(qū)域是鋼懸鏈式立管疲勞分析的重點位置。鋼懸鏈式立管與海床相互作用過程非常復雜,對立管的動力響應和疲勞壽命有較大的影響。研究結果表明疲勞壽命的評估與選用的海床土的剛度有關。因此為了能夠準確的評估立管觸地點處的疲勞壽命,需要采用

2、合理的海床模型。
　　在本文中,選用根據之前的實驗結果和數值模擬得到的非線性p-y曲線來模擬鋼懸鏈式立管與海床土的相互作用。p-y曲線中p代表海床土的支撐力而y代表立管貫入海床土的深度。本文改編基于大撓度柔性梁理論的錨線和立管的動力分析程序 CABLE3D,從而使該程序對立管與海床土相互作用的模擬是遵循本文采用的p-y曲線。
　　隨后利用改編后的程序分別研究了不同海床土強度和不同垂蕩幅值情況下立管的動態(tài)響應及疲勞。結果表明,

3、在非線性管土相互作用分析過程中,觸地點區(qū)域的節(jié)點會經歷不同的管土相互作用過程。隨著上部結構的運動幅值增加與海床土的強度的增大,立管的最大貫入深度也會相應的增加和減小。立管最大彎矩值和最大應力值主要受到上部結構運動幅值的影響,隨著上部結構的運動幅值增大,立管的最大彎矩、應力值也會隨之增大。隨著海床土強度的增大和上部結構運動幅值的增大,在觸底點區(qū)域的彎矩變化幅度也相應增大,從而影響了疲勞損傷率,即隨著海床土強度和上部結構運動幅值的增大,立管