淺埋海底管線水平向整體屈曲的失效判斷.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對油氣資源的需求量日益增加，海上油氣資源的開發(fā)也日益受到重視。海底管線作為一種安全、高效、經(jīng)濟的油氣運輸手段，在海上油氣工程中有著廣泛的應用。油氣在管線運輸過程中常常被施加高溫、高壓以便于運輸，熱膨脹和泊松效應會使得管線內(nèi)產(chǎn)生較大的附加應力，引起管線的整體屈曲，過度的整體屈曲會影響管線功能甚至造成管線失效。本文對海底管線整體屈曲及屈曲失效的判斷進行了相應的研究，具體研究內(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，對各類方法進行了對比分析；開展了室內(nèi)模型試驗以研究淺埋海底管線水平向運動時受到土體阻力的發(fā)展過程；采用室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)對土體阻力的數(shù)值模型進行了校準，建立了方便可靠的土體阻力分析模型；基于A BAQ US軟件進行二次開發(fā)，將試驗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)隨接觸面間相對位移大小變化而變化；對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線的概念，通過

3、數(shù)值模擬分析，獲得了不同影響因素下的失效包絡線。
　　研究表明：（1）對于初始缺陷v0/L0≤0.15％的近平直管線，可通過比較實際所受荷載與屈曲值域空間的相對大小來判斷是否發(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，內(nèi)力驗算標準更嚴格，應作為的主要參照標準；（3）室內(nèi)模型試驗研究結(jié)果表明，改變管線的初始埋深會影響土體對管線阻力-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）對比采用不同土體阻力大小的數(shù)值模型，結(jié)果顯示在動態(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，最大彎矩和應變也相應的增大，且受峰值的影響，管線變形及內(nèi)力存在突變式增長；（5）管線壁厚主要影響破裂壓差pb的大小，對包絡線形態(tài)幾乎無影響；土體阻力和計算長度主要影響包絡線包圍區(qū)域面積的大小，對歸一化后的包絡線形態(tài)影響較??；管徑對包絡線形態(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、計算長度越長