沉桩振动条件下海底管道损伤模型

为确定海底管道在沉桩振动条件下的振动控制速度标准和土体侧向位移控制标准,通过数值损伤模型分析沉桩振动对海底管道安全运行产生的影响。该研究可为沉桩振动对海底建筑物造成的不利影响提供评判方法。     

腐蚀条件下的海底悬跨管道振动分析

为有效预测腐蚀条件下海底悬跨管道的涡激振动响应,基于Euler-Bernoulli梁理论和改进范德波尔尾流振子方程,引入裂纹梁的等效抗弯刚度,建立考虑腐蚀作用的海底悬跨管道涡激振动模型。运用该模型对海底悬跨管道进行振动分析,并将计算所得结果与通过有限元建立的腐蚀管道模型所得结果相对比,验证该模型的准确性。通过分析不同腐蚀深度下海底悬跨管道的涡激振动特性发现：考虑腐蚀作用的管道在固有频率、位移响应和应力响应等方面与完整管道差异较大,且随着腐蚀深度的增加,变化率逐渐增大;考虑腐蚀作用的管道在发生涡激振动时的不稳定性比未考虑腐蚀作用的悬跨管道更强。     

海流--管道--海床之间动力相互作用的量纲分析及实验模拟装置研制

海底管道涡激振动和管道周围海床冲刷是海流--管道--海床之间复杂的动力耦合问题.文章应用量纲分析方法对海流、管道与海床之间的动力耦合作用进行了分析,确定了在实验模拟中应遵循的相似准则.在此基础上,研制了一套能模拟海流、海床与海底管道之间相互作用的实验模拟装置.初步实验结果表明文中研制的实验模拟装置能够模拟典型海洋环境下海底管道的涡激振动和管道周围海床冲刷等问题.     

计算机技术在海底管道施工中的应用

在海洋工程领域中,计算机技术在众多方面所表现出来的优越性对于海底管道的施工颇具指导意义.本文从滩浅海油田开发的现状入手,从提高和完善海底管道施工技术的角度,提出了采用计算机技术辅助海底管道施工及防护的新思路,详细阐述了计算机技术在海底管道稳定性分析、海底管道凸起及悬跨应力分析、海底管道涡激振动分析、海底管道立管结构预制及起吊分析等方面所开发的软件的工作原理和对海底管道施工及防护的辅助作用,并进一步说明了这些软件的运行过程和应用效果.     

大坡度海底管道悬跨及疲劳分析

针对大坡度海底管道的悬跨和疲劳问题,基于DNV规范和线性疲劳累积损伤理论,分析管道顺流向和横向涡激振动的特点,并根据实例计算了大坡度海底管道不同水深处的最大悬跨长度和管道的疲劳寿命。结果表明:悬跨长度越长,管道的涡激振动现象越明显,即跨长对VIV疲劳损伤的影响较大;该管道的设计参数满足疲劳要求,其中大坡度海底管道出现最大疲劳损伤的位置为管道与斜坡底端的触地点处。     

海底管道管跨的预防和治理

埋设于海底的输液管道,由于海床不平坦或海流对不稳定海床的长期冲蚀以及内外流引起的管道振动等复杂因素,不可避免地使海底管道出现悬空段。本文以海底输油管道为研究对象,分析了管跨形成的原因及危害,提出了管跨的预防及工程治理对策。     

海底管道的疲劳失效分析

由于多种原因在役海底管道的某些管段往往会形成具有一定长度的悬跨,悬跨在波浪和海流的共同作用下会发生振动,最终可能导致管道的疲劳失效.从海底管道疲劳寿命计算和疲劳失效分析人手,重点介绍应用ANSYS有限元软件分析海底管道的疲劳问题的方法,可供类似工程借鉴与参考.     

考虑跨肩管土作用的悬跨管道涡激振动特性研究

海底悬跨管道涡激振动是一个复杂的流场-管道结构-跨肩土体耦合问题,其发生机理和振动特性十分复杂,特别是两端跨肩处管土作用对涡激振动的影响有待深入讨论。为此,文章引入了P-y曲线描绘跨肩处管土耦合作用,提出了基于管道位移和速度的新非线性土体弹簧模型,根据能量平衡原理计算土体阻尼,采用尾流振子模型模拟悬跨管段流固耦合作用,建立了考虑流—固—土多场耦合作用的海底悬跨管道涡激振动预报模型,并重点研究了考虑跨肩管土作用时,悬跨管道涡激振动的诸多特性。     

海底管道悬空成因及防治

海底管道是海上油田生产系统中的一个重要组成部分,维护海底管道的安全是保证安全生产和保护海洋环境的重要环节。由于埕岛滩海油田地处黄河入海口滩海交界地带,地貌条件十分复杂,在强烈的水动力因素与不稳定的海底条件作用下,平台及海底管道附近海床遭到强烈冲蚀,使平台附近与立管连接的海底管道出现悬空现象。裸露悬空的海底管道在海流及海浪的冲刷下,产生涡激共振,一旦这种振动引起的动应力超过疲劳极限,管道就会在悬空最严重的部分(立管底部)产生应力集中以至产生疲劳裂纹。当海底管道局部位置超过一定的屈服极限,就极有可能断裂,引发原…     

悬跨海底管道安全评估和风险分级

为确定不同程度悬跨海底管道的安全性,以避免涡激共振为控制条件对不同振动方向和不同边界条件下海底管道悬跨临界长度计算方法进行分析,发现悬跨海底管道的安全长度与约化速度和边界条件具有正相关性;提出以不同条件下得出的临界悬跨长度值作为分级依据的悬跨海底管道风险分级方法,案例分析结果表明,该方法可识别出亟需治理的悬跨段,使有限的资源得到最优的分配。     

考虑不同管土作用模型的海底多跨管道动力特性

当前,海底多跨管道涡激振动分析多将管土段简化为固支或简支边界.针对此问题,采用3种更为复杂的土体模型,研究对比不同管土作用对多跨管道涡激振动特性的影响.采用尾流振子模型模拟流-固耦合作用,构建考虑流-固-土多场耦合的悬跨管道涡激振动预报模型,分析不同土体模型下的管道动力学规律.研究结果表明:不同的管土模型会对管道振动产生不同程度的影响,且管土非线性作用会明显制约管道的振动特征,使最大位移幅值和局部应变等发生改变.     

弹性支承约束下海底管线允许最大跨长的计算方法

直接铺设于海底的管道在服役期间,由于海流的冲刷作用,海底管道的某些管段会逐渐地裸露出来形成悬跨段。悬空管道在浪、流等外部条件作用下,极易产生振动并引起较大动应力,从而引起结构疲劳,严重时会导致管道疲劳断裂。文中将管道入土端等效为线弹簧和转角弹簧,对悬空管道允许悬跨长度进行了初步分析,并对某海域典型管道进行分析,为悬跨管道的治理和安全隐患排除提供技术支持。     

海底振动管道局部泥沙冲刷数值研究

文章基于迎风有限元方法,对流动方程和泥沙输运方程进行求解,建立起振动管道与泥沙冲刷的耦合运动模型。模型中通过SST k-ω湍流模型对湍流效应进行模拟;管道振动和海床变形引起的不确定边界通过ALE方法进行实时追踪;模型考虑了悬移质输沙率以及推移质输沙率对底床变形的影响作用。数值模型首先与其他已发表的数据进行了比较,表明文章所建立的振动管道局部冲刷程序能够对冲刷深度进行较为准确地预测。文章利用所建数值模型进一步对海底振动管道局部冲刷问题开展了数值研究。相关数值分析结果表明:相对于固定管道的情况,管道振动对局部冲刷有较大的影响作用,管道的振动使管道局部最大冲刷深度增大,管道后方冲刷范围变宽,最大冲刷深度位置后移。     

海底多段悬跨管道涡激振动特性分析

深海海底多跨管道相比于单跨,其涡激振动行为却更为复杂。文章考虑了两端跨肩和中间支撑处的管—土作用边界条件,提出了多跨管道涡激振动预报模型,标定了模型参数,并重点分析了跨肩边界条件、中间支撑条件和悬跨长度对管道涡激振动特性的影响。结果表明:较大的两端边界处扭转弹簧弹性系数、较大的中间支撑处扭转和拉伸弹簧弹性系数和较短的悬跨长度,会限制管道结构高阶模态的激发,同时还发现了振动能量会在相邻管跨之间传递的现象。     

海底管道稳定性分析

海底管道稳定性设计是海底管道整体设计的起始部分,也是海底管道设计的重要部分,该部分直接决定海管的选择形式。对海底管道稳定性分析的合理性直接影响着海管在整个运营周期内的安全和经济效益。结合现行主流设计规范,讨论海底管道稳定性分析涉及参数,研究海底管道分析设计方法,并为今后海底管道稳定性设计提供合理化建议。     

悬跨管道功能载荷对涡激振动响应的影响(英文)

在海底悬跨管道安装和操作过程中会产生的高轴向力和高压力,功能载荷对管道涡激振动的影响小可忽略.本文首先基于Hamilton原理,推导并求解了简单支撑的输液张力管道自由运动方程,在此基础上利用DNv.RPl05规范评估悬跨涡激振动响应,对悬跨管道受不同功能载荷(特别是有效轴向力和内流流速)进行计算.结果显示功能载荷通过改变管道的固有频率来影响涡激振动响应,而且由于实际内流流速一般不高,其影响较有效轴向力要弱.结果可以为悬跨管道的许用长度选取提供参考.     

海底管道承受风险载荷作用研究

为保证海底管道在运营期间的安全性,需要对可能出现的风险载荷进行评估。首先依据行业规范界定海底管道失效等级;之后对不同类型海底管道对冲击能量的吸收能力进行详细分析;最后提出海底管道风险保护措施。随着我国海底管道建设的增多,研究海底管道风险载荷作用具有重大的学术意义和实际应用意义。     

偶然性载荷作用下海底管道风险研究进展

本文论述了作用于海底管道的三种主要的偶然性载荷,阐述了海底管道油气泄漏的危害及偶然性载荷作用下海底管道风险的研究现状,并指出了海底管道风险研究的热点及研究趋势。     

海底多跨管道涡激振动疲劳简化分析

多跨管道由于其自振频率低且相邻模态频率临近,容易在低流速下产生多模态涡激振动.针对长期作业的海底多跨管道,考虑遭遇海流流速变化以及涡激振动响应本身的随机性,多模态响应采用单频响应的等效组合,利用 N-S曲线和Miner线性累积损伤准则进行悬跨涡激振动疲劳损伤简化预报,为深水悬跨管道初始设计提供参考.通过一输气多跨管道的疲劳累积损伤度的影响因素分析,结果表明:疲劳损伤对土壤刚度选取敏感;DNV RP-105规范中多模态响应缩减系数较振幅权重形式更保守;用Rayleigh分布描述涡激振动响应进程计算的疲劳损伤要高于恒幅稳态振动描述.     

海底管道S型铺设偶然工况分析与对策

海底管道铺设过程的偶然工况分析是海底管道安装设计的重要内容,通过偶然工况分析可以充分识别铺管过程的潜在风险,为制定应急方案提供支持。采用OFFPIPE软件建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道正常铺设和偶然工况进行了分析,结果表明蓝疆号铺管船具备铺设该海底管道的能力,并根据分析结果明确了偶然工况应急措施,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。