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波浪作用下海底管线及周围海床动力响应分析

海底管线是目前最为经济、高效地由近海油田向陆地输送石油和天然气的工程设施,在海洋石油工程中具有广泛的应用。在设计管线时所考虑的环境荷载中,波浪荷载是主要的环境因素之一。当波浪在海面传播时,会引起海床表面周期性变化的波压力,海床表面的波压力进一步传递到海床中,在海床中引起超静孔隙水压力和附加有效应力,改变了海床中有效应力的分布。因此,为了合理地评价海底管线在波浪作用下的稳定性,必须考虑波浪荷载在管线周围海床中所引起的动力响应及其对管线自身内部动应力的影响。迄今为止,在海底埋置管线的稳定设计中,大多是基于经验性的结果,还没有发展一个更加合理、完整的设计方法。在海底管线设计中存在的一个关键性问题就是准确地计算由波浪所引起的海底管线附近海床中的超静孔隙水压力和管线内应力。本文考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

地震作用下海底管线及周围海床动力响应分析

近年来,随着海洋石油和天然气的开发,海底管线在世界范围内得到了广泛的应用,成为海上油气田开发工程中的一个重要环节。海底管线铺设在恶劣的海洋环境中,将承受各类环境荷载,其中地震荷载是主要的荷载之一。我国处于世界两大地震带(环太平洋带和中亚—地中海带)之间,是一个多地震国家,尤其是有着丰富的石油资源的渤海湾地区属于地震高发区,所以铺设海底管线必须考虑地震的影响。为了合理地评价海底管线在地震荷载作用下的稳定性,必须对地震荷载作用下管线周围海床中的动力响应和管线自身内部动应力进行计算和分析,这也是管线工程设计人员的一个重要课题。本文对于多孔介质海床和海底管线,分别采用Biot动力固结理论与弹性动力学理论,同时采用摩擦接触理论考虑两者之间的相互作用效应,采用有限元方法建立了海床—管线动力相互作用的计算模型,通过有限元数值计算确定了地震作用下海床中超孔隙水压力和管线内应力等动力响应。在数值计算过程中引入粘弹性人工边界来模拟地震波的传播,真实...  (本文共161页) 本文目录 | 阅读全文>>

《岩土力学》2007年S1期
岩土力学

非线性波浪作用下海底管线-海床动力响应分析

确定波浪荷载作用下海底埋置管线和海床的响应是海底管线设计中的关键问题。目前大多数研究只是考虑了管线、海床在线性推进波作用下的响应,并没有考虑管线与海床之间的相互作用效应。采用接触摩...  (本文共6页) 阅读全文>>

《防灾减灾工程学报》2016年05期
防灾减灾工程学报

波流共同作用下海底管线周围海床的动力响应分析

针对埋设有海底管线的多孔介质海床,基于Biot动力固结理论,采用Pastor-Zienkiewicz III的动力弹塑性本构模型,建立了一个多孔介质的弹塑性海床模型,分析了波浪-海流共同作用...  (本文共7页) 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

随机波浪作用下海底管线和海床相互作用研究

海底管道是敷设在海床表面或埋于海底一定深度的工程结构物,常用于输送石油、天然气等能源物资。在设计海底埋置管线时,波浪荷载在所有荷载中占主导地位。波浪在海床表面的传播过程中,会在海床表面产生周期性的波压力,当波压力进一步传递到海床内部时,会在海床内部产生超孔隙水压力和附加有效应力,进而改变海床内部有效应力的分布,又由于管线的存在一定程度上影响其周围土体的应力分布,最终导致土体液化和管线的破坏。管线失稳引起油气泄漏,不仅会造成经济损失,更会对环境造成巨大污染。因此,为了合理地评价海底管线在波浪作用下的安全性和稳定性,必须正确考虑波浪荷载在管线周边海床中所引起的动力响应及其对管线自身动力响应的影响。由于土体特性、管线形状和波浪形式的复杂性,该工程问题一直没有得以彻底解决,在海底管线的设计中,大多局限于经验性的结论。因此随着海上油田的不断开发和工程规模的逐渐扩大,正确评估海底管线的安全与稳定性显得极其重要。目前大多数研究只考虑了线性规则...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

《水运工程》2021年04期
水运工程

砂质海床特性对单桩所受波浪荷载的影响

砂质海床特性极大地影响波浪与海工单桩基础结构的相互作用,而将多孔介质海床简化为刚性、不可渗透固体海床,忽视了多孔介质海床对波浪能量的影响。研究砂质海床孔隙率、介质颗粒平均粒径对单桩所受波浪荷载的影响,设计5种不同海床特性的...  (本文共7页) 阅读全文>>

《南方能源建设》2020年03期
南方能源建设

砂质海床条件下海底电缆埋深研究

[目的]为了得到海底电缆在砂质海床条件下的安全埋深,确保海底电缆免受船锚威胁,给出了海砂海床条件下的船锚的安全埋深的建议。[方法]为了建议验证埋深的合理和安全性,依托于海南联网一回工程,通过对船锚在典型砂质海床中的拖锚全过程进行数值仿真,建立了典型霍尔锚部件的三维有限元模型,同时...  (本文共8页) 阅读全文>>