桩靴连续贯入过程的动态模拟方法研究

采用CEL方法(耦合的欧拉-拉格朗日分析法)对比研究桩靴下沉速度不同对计算结果的影响,分析不同桩靴下沉速度下附近桩基础的响应,研究质量放大方法的适用性。结果表明:无桩时桩靴贯入速度不同对土体阻力影响较小,土体的破坏形态和剪应力水平略有不同;桩靴贯入速度对桩身水平位移影响较小,桩靴贯入速度越大,桩身最大应力越小;质量放大系数的增加对桩身最大位移的影响较小,但对桩身最大应力有较大影响,因此建议谨慎使用质量放大方法。

土体约束对海底管道整体屈曲的影响机理研究

高温高压下海底管道的整体屈曲稳定性分析是管道设计的重要组成部分,而选取多长的管道进行分析对其整体屈曲稳定性结果影响显著。依据临界管长将管道分为"长管"与"短管",基于动力显式分析方法,揭示了长管与短管在发生整体屈曲过程中,屈曲幅值与波长、管壁轴向压力、轴向应变及轴向位移的变化规律;研究了土体约束力影响管道临界长度的规律性,分析了土体约束力系数对长管与短管整体屈曲变形的影响。研究发现,土体约束力对短管的整体屈曲行为影响显著,短管的整体屈曲幅值随土体约束力系数的增大呈现先增大后减小的趋势。该项研究对区分不同长度管道的整体屈曲类型进而采取有效防控措施具有重要参考价值。

多因素诱发海底管道轴向定向位移量计算方法

深水管道的启闭作业造成了管道内部温度与压力的往复施加,导致管道产生沿轴向的定向位移("walking"现象),成为油气输送系统安全的重大隐患,准确预测管道的轴向定向位移量是提出防控措施的关键。首先阐明当管道受到来自悬链线立管(SCR)张力、海床倾角以及内部瞬态热梯度作用时产生轴向定向位移的机理;建立单因素与多因素诱发管道轴向定向位移的数值模拟方法,揭示管道轴向定向位移量与不同诱因之间的非线性对应关系;修正单因素诱发管道轴向定向位移量的计算公式,提出了多因素耦合作用下确定管道轴向定向位移量的方法。

考虑管土作用悬跨管道纯顺流向涡激振动研究

为了揭示海底自由悬跨管道纯顺流向涡激振动特征,本文考虑跨肩处管-土耦合作用,结合Euler-Bernoulli梁理论和Van der pol方程,构建了海底自由悬跨管道纯顺流向涡激振动的预报模型,分析了海底泥面土体不排水抗剪强度、土体强度梯度、跨肩处管道嵌入土体深度和土体塑性指数等对纯顺流向涡激振动的影响规律。研究结果表明:泥面土体不排水抗剪强度越弱、土体强度梯度越小、管道嵌入土体越浅、塑性指数越大,纯顺流向涡激振动越容易发生。

深海管道轴向定向移动消减方案研究

为解决不埋深海管道在温压荷载循环作用下,轴向移动量不断累积的问题,采用数值模拟方法,在论证了钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)张力相比于其他因素对管道轴向移动影响更为显著的基础上,针对一端受到SCR张力作用的短管,分析了不同轴向移动消减方案的作用特点。研究表明,对管道进行锚固能有效约束其轴向移动,且在中部锚固需要的锚固力及管道内产生的有效轴向力均较小;滑动基础可通过释放一定的管道位移量来减少管中的应力累积。因此将中部锚固与端部滑动相结合可优化锚固系统,使锚固力进一步下降54%,管中最大有效轴向压力减小33%,从而最有效地消减轴向移动。