隨著海上油氣田開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,海底管線的應(yīng)用越來越廣泛,隨之而來的海底管線在溫度應(yīng)力下的屈曲劇變問題也逐漸突顯。管線的屈曲劇變是指管線在內(nèi)外溫差和壓差作用下,內(nèi)部產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力,由于地基土的約束作用,管線無法自由變形釋放應(yīng)力,應(yīng)力不斷累積,當(dāng)其值超過地基土對(duì)管線的約束力時(shí),管線將發(fā)生豎直向或水平向的突然彎曲大變形,最終喪失使用功能,因此地基土對(duì)管線的約束力是管線屈曲劇變研究中的重要內(nèi)容。本文結(jié)合這一課題開展了以下研究工作。1.系統(tǒng)地進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研和整理工作,全面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外在這一方面的研究成果;2.進(jìn)行了室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)研究,分別選取了砂土和粘土作為實(shí)驗(yàn)用土并采用30mm、50mm和80mm管徑的不銹鋼管模擬管線,設(shè)計(jì)管線的埋置率（H/D）分別為1-9,共進(jìn)行了161組實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)整理和分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果;3.以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù),推導(dǎo)了當(dāng)海底埋設(shè)管線發(fā)生豎直向上運(yùn)動(dòng),土體最大抗力的計(jì)算公式并建立起描述土體抗力發(fā)揮過程的非線性彈簧模型;4.對(duì)管土相互作用進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬,采用PLAXIS有限元軟件對(duì)模型實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析管線在豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)土體的破壞模式和土抗力峰值與管徑和埋深... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

砂土模型試驗(yàn)槽示意圖和現(xiàn)場(chǎng)裝置照片

圖 2-1 砂土模型試驗(yàn)槽示意圖和現(xiàn)場(chǎng)裝置照片分別選取直徑為30mm、50mm、80mm的不銹鋼管模擬管線，管長(zhǎng)1200mm，兩端封堵，各伸出模型槽外100mm以消除管線運(yùn)動(dòng)時(shí)管端對(duì)土體的擾動(dòng)，如圖2-2所示，相關(guān)參數(shù)見表2-1。在砂土中管線的埋置率（H/D）分別為1～9，采用挖溝回填的方式鋪設(shè)管線（見圖2-3）。在粘土中埋置率分別取1～8，采用分層填筑的方式。圖 2-2 不銹鋼管線表 2-1 管線相關(guān)參數(shù)D(mm) d(mm) E(kPa) W(kg) l(m) w(kN/m)30 27 2.06E+08 2.6 1.20 0.02250 46 2.06E+08 6.1 1.20 0.05180 75 2.06E+08 12.3 1.20 0.103薄塑料擋板

圖 2-3 砂土實(shí)驗(yàn)管線埋設(shè)示意圖為了滿足實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)于管線位移運(yùn)動(dòng)的觀察和方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求，本實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力施加裝置采用了電動(dòng)機(jī)和減速儀（見圖2-4a）結(jié)合使用的方式。通過控制儀（見圖2-4b）有效地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，以滿足實(shí)驗(yàn)要求各種轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速率，此裝置可以有效的減緩管線運(yùn)動(dòng)速率。在砂土實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率控制為0.15mm/s，粘土實(shí)驗(yàn)中電機(jī)的速率控制在0.06mm/s。實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)力傳遞裝置由定滑輪和鋼絲繩組成，將定滑輪焊接在鋼架上面，起到調(diào)節(jié)鋼絲繩受力方向和固定鋼絲繩的作用。選用的定滑輪額定拉力為1500kg的等級(jí)，鋼絲繩選用直徑為3mm、額定拉力為1000kg規(guī)格，均滿足實(shí)驗(yàn)的要求（見圖2-5）。a.電動(dòng)機(jī)與減速儀現(xiàn)場(chǎng)照片 b.控制儀現(xiàn)場(chǎng)照片圖 2-4 動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)照片回填細(xì)砂管線o35填土面HD開挖面壓實(shí)細(xì)砂

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2916214