【摘要】：海底管道的在位穩(wěn)定性一直都是限制海底管道應(yīng)用范圍的技術(shù)難題。鋼質(zhì)海底管道在位穩(wěn)定性的研究開展較為廣泛,理論也很成熟,然而針對非金屬海底管道的研究較少。本文將以非金屬海底管道為研究對象,通過規(guī)范計算,數(shù)值模擬以及實驗研究探討非金屬海底管道的在位穩(wěn)定性問題。 本文配重計算參考鋼質(zhì)海底管道在位穩(wěn)定性計算規(guī)范,但考慮了以下幾點區(qū)別：非金屬海底管道由于自身材料的強度有限,因此管道直徑不會太大,計算水動力時與鋼管有所區(qū)別；非金屬管道使用水深較淺,計算時主要考慮波浪作用,采用Airy波理論進行水動力的計算。 為了進一步了解非金屬海底管道在海床的變形行為,本文進行了數(shù)值模擬計算。利用規(guī)范計算所得的配重結(jié)果以及選擇的配重方式進行建模分析,文中主要分析了加以配重后非金屬海底管道在波浪載荷作用下的變形以及位移,從結(jié)果可以看出最大橫向位移為1.121m,超過了DnV規(guī)范中的動態(tài)穩(wěn)定方法的10D范圍,但最大應(yīng)力僅為0.864MPa,最大應(yīng)變約為0.96%,對于非金屬管道來說是出于安全水平的。這種現(xiàn)象說明DnV規(guī)范在處理小直徑管道以及非金屬管道時存在一定的缺陷。需要在后續(xù)的研究中指定專門用于非金屬海底管道在位穩(wěn)定性的規(guī)范。 最后本文進行了針對非金屬海底管的在位穩(wěn)定性開展了波浪水槽實驗研究,進行了2種不同水深,4組不同配重共8組實驗。通過研究發(fā)現(xiàn)：非金屬管道不加配重在0.4m水深時加以50mm的波浪即發(fā)生失穩(wěn),在0.6m水深時加以70mm波浪即發(fā)生失穩(wěn)。由此可見水質(zhì)點運動隨著水深的增加而衰減,與文中闡述的水質(zhì)點運動軌跡相吻合。當(dāng)配重重量相近配重形式不同時(第二組和第三組實驗),間距較大的配重情況比密集的配重情況對管道穩(wěn)定性作用明顯要好。管道在經(jīng)歷失穩(wěn)之前,周圍土壤都會被沖刷,當(dāng)配重越大時沖刷就越嚴重,當(dāng)達到一定程度時會出現(xiàn)后穩(wěn)定現(xiàn)象,此時管道陷深較大。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P756.2

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 潘冬子;波浪荷載作用下海床及管線的動力響應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2007年

2 程棟棟;復(fù)雜條件下海底管線與土相互作用研究[D];天津大學(xué);2008年

3 遠航;波浪作用下埕島油田海底管線穩(wěn)定性數(shù)值分析[D];中國海洋大學(xué);2009年

本文編號：2799810