基于ABAQUS的拖锚载荷对海底管线的影响研究

锚击是造成海底管线第三方损伤的重要因素.本文将拖锚对海底管线的损伤分为撞击、拖曳两个方面,并利用ABAQUS软件对上述两种作用方式进行数值模拟.撞击分析中,利用数值模型分析了管壁厚度、管线长度对最终凹痕深度的影响,并与其他撞击形式、规范计算值进行了对比.拖曳分析中,重点探讨了海床土壤性质的影响.结果表明,拖锚对海底管线的撞击作用影响相对较小,平铺于砂质海床上的管线最大拖曳力计算值更大.应用ABAQUS的有限元模型研究海底管线的抗锚害问题切实可行,对于管线设计、提高管线安全性有一定指导意义.     

温度应力下海底管线屈曲分析方法的改进

海底管线在温度应力作用下的屈曲变形问题是管线设计的关键性问题之一．结合实际工程，探讨了管线屈曲变形的计算方法，分析了温差、地基土特性、管线埋深和膨胀弯设置等因素对管线屈曲变形的影响，并初步探讨了考虑初始缺陷管线的稳定性分析方法和工程对策．结果表明，管线中的应力随着温差的增加、地基土体摩阻力的增大及管线上覆土厚度的增长而增大，设置膨胀弯可以使其端部一定范围内的管线自由变形．从而释放由于温差和压差作用在管线内产生的附加应力．当管线有足够的埋深时，不发生竖向的屈曲变形．降低温度和增加埋深等措施能够有效防止管线屈曲．     

智能探测技术在海底管线内检测的应用

文章通过采用在线温度检测、超声波管壁厚度测量等先进的智能检测技术,成功地实施了海底石油管线内部检测的阐述,提出了一套先进的、完整的海底石油管线检测的解决方案,为中海油海底石油管线的管理提供了可靠的科学依据和宝贵的经验,对海上油田设施的腐蚀状况评估和新设施的设计与评估具有重要意义。     

围海造陆对已埋设海底管线安全性的影响

当围海造陆工程需要覆盖原有海底管线时,对海管的不利影响包括两个方面:其一是隔埝与管线相交处,对管线局部造成较大的附加应力;其二是大面积吹填造陆,使管线受力发生变化.在这两种不利荷载的作用下,管线的安全运营受到威胁.结合实际工程,采用规范设计和有限元分析相结合的方法,分析了大面积吹填对海底管线的影响,并设计采用打桩加盖板的保护措施使隔埝能够安全地跨过海底管线.分析结果和实际观测表明,在现有的工况条件下管线上吹填土高度不宜大于4m,隔埝与管线相交处的保护方案具有有效性.     

海底管道抗震分析软件的开发与应用

海底管道的建设往往需要考虑地震和断层的影响,但是目前主要还是参考陆地管道抗震规范,其计算结果与海底管道工程实际存在较大的差距。为提高海底管道应力(应变)分析精度,基于管道-土体之间的相互作用建立了海底管道抗震分析方法,采用C语言和MATLAB平台开发了海底管道抗震分析软件,既可以进行海底管道的地震反应分析、穿越断层分析和弹性时程分析,又可以绘制海底管道的应力-应变曲线、地震波时程曲线和管道时程分析曲线,具有通用性强、交互方便、快速易用等特点,为海底管道的设计、施工提供了技术支持。     

船舶锚泊作业对海底管线的拖拽损害

针对渤海海域近年来频繁发生的由于抛锚导致海底管线损害故障,对锚和锚链拖拽力进行分析,选取实际船舶计算抛锚作业对海底管线的拖拽力,分析锚泊作业对海底管线的拖拽损害,可为船舶抛锚作业对海底管线损害的风险评估提供依据.     

埕北海域海底管线冲刷稳定性研究

根据埕北海域水下三角洲的工程地质条件和水动力条件，分析海底管线在两种铺设方式情况下的冲刷稳定性。第一种为埋置在一定土层深度处的管线；根据整个埕北域海底长期冲淤变化规律，利用１９９２￣１９９６年的实测水深资料得出的冲刷速率，推算出管线被冲出泥面所需的时间。第二种为裸露在海底的管线：根据海流对管线周围沉积物产生冲刷效应，冲刷达到一定程度时处于平衡状态，认为此状态下，海流在该点产生的剪切力等于形成可冲蚀     

考虑人工边界的海底管线地震应力分析

海床动力响应分析一般将管线假定为刚性,没有考虑地震荷载作用下海床边界的等效处理,亦不能合理地考虑海床与管线的相互作用效应.基于Biot动力固结理论建立了海床-管线相互作用的计算模型,利用粘弹性人工边界,以大型有限元软件ADINA为平台对El-Centro地震波作用下的海底管线的动力响应进行分析,重点讨论了成层海床土对海床中孔隙水压力和海底管线内应力的影响.结果表明:海床土性的变化对海底管线的内应力影响不大,而对海底管线周围孔隙水压力的影响很重要.     

波浪条件下海底管线与沙质海床间的相互作用

海底管线的稳定性问题是海底管线设计的关键问题之一.通过大型通用有限元软件ABAQUS,应用较为简单的线弹性模型,对海床采用平衡地应力、简化渗流力的方法,建立海底管线模型,初步模拟近海埋置管道与海床之间的相互作用,分别计算了管道在自重和简谐波浪荷载作用下的管道变形及受力状况.计算结果显示,管道自重造成的屈曲对管道的稳定性影响不大,但管道屈曲是破坏海底管道稳定性的最直接的重要原因之一,由于管道自身的屈曲,沿管道截面圆周上各点的位移差比管线整体位移小2个数量级.在自重和波浪荷载两者的共同作用下,管道受土体的挤压,产生较大的弯曲和较小的侧向扭曲,最大弯曲变形比自重作用下的管道最大变形小1个数量级,侧向扭曲位移较弯曲位移小2～3个数量级.     

海底输油管线吊放过程中的强度和变形计算

海底输油管线在敷设过程中南非进行管线吊放作业，为了正确模拟管线的吊放过程提出了一种采用几何非线性和物理非线性数值处理方法，并对一管线实例进行了强主和变形计算，为吊放作业提供理论依据。     

非接触式检测海底管线防腐层破损点的方法

海底管线防腐层的阴极保护状态在深海环境下难以直接测量,分析防腐层破损引起周围环境电场电位变化关系,首次提出通过测量海底管线周围的环境电场电位分布而实现不接触检测海管表面防腐层破损点的方法.一是研制新型的深海用全固态的银/氯化银参比电极;二是利用虚拟仪器技术设计环境电场测量系统.在青岛滨海采用非接触测量系统进行了实验,实验结果表明该系统在距离海底管线4 m内均可以准确测量其周围的环境电场电位分布,检测出管线表面破损点.     

海底管线自沉过程研究

海底管线的稳定性是海底管线研究的重要内容之一.通过有限元软件ABAQUS,应用Mohr-Coulomb塑性模型,模拟海底管线自沉过程.通过进行海床土体初始地应力平衡、设置管土接触的方法,建立海底管土相互作用模型,分别计算了管线在自重和波流载荷联合作用下的管线变形及土体沉降量.计算结果显示,管线自重和波流载荷对管线的弯曲变形影响较大,对土体沉降量影响较小.同时通过对比模拟研究,发现管线水下重量、外径,土体粘聚力、内摩擦角都对土体沉降量有不同程度的影响,影响的大小程度取决于土体是否进入塑性屈服状态,参数的改变使土体越容易发生塑性屈服,土体的沉降量越大.     

导流板对海底管线下沉自埋及涡振影响

为研究导流板对海底管线的下沉、自埋及涡振的影响,采用ANSYS软件流固双向耦合数值模拟方式分别对无导流板、30°、60°、90°夹角安装导流板的海底管线进行模拟计算,并通过现有试验结果对比验证数值模拟的可行性。模拟分析得到不同方式安装导流板的海底管线附近压力分布云图、流场分布云图、管线所受升力、拽力曲线、应力变化曲线及下沉变形量曲线。结果表明:海底管线上安装导流板,使得管线上下表面的海流区域形成压力差,压力差随导流板的夹角增大而增大;但传统90°夹角安装导流板的海底管线后侧压力产生波动,使管线产生涡激振动,存在疲劳破坏隐患;60°安装导流板海底管线,下沉变形量出现趋恒现象;管线下方流速最大,冲刷海床形成凹陷,为管线下沉创造条件,同时管线后方回流带起的泥沙对管线形成自埋。     

海底管线铺设焊接技术现状与发展趋势

介绍了最新海底管线铺设焊接技术的研究现状与发展趋势,比较了各种主要焊接方法的特点,其中熔化极气体保护全自动焊是广泛使用的海底管线铺设焊接技术,提高该技术生产效率的有效途径是采用多头多炬及窄间隙坡口;介绍了闪光对单极脉冲焊、光纤激光-电弧复合焊及非真空电子束焊等新型焊接方法.认为这些方法有望在未来海底管线铺设工程中得到应用并产生重要影响;基于网络和总线技术的计算机集成管线铺设焊接系统可望成为提高焊接生产率的重要途径.     

建筑结构的抗震设计

本文总结了现代建筑结构抗震设计思路的发展历程和内容，阐述了一些常见的抗震分析方法，分析了抗震概念设计中的结构选型问题，并简要介绍了基于性能的结构抗震设计概念。     

浅水区海底埋设管线上非线性波浪力

在设计埋入海底的管线时 ,波浪引起的渗流力是必须考虑的主要环境因素之一 .基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对海底埋设管线的作用 ,求得了作用于管线上的渗流压力解析解 ,并同线性波浪理论结果进行了比较 .计算结果表明 ,当 L/d较大时 ,非线性结果远较线性结果大 ;当 L/d <8时 ,两者相差不大 .此外 ,土参数 Cs的影响也很显著 ,当 Cs值在单位量级左右时 ,非线性波浪力可达到最大值     

基于ANSYS的管线抗震支架抗震特性研究

建筑机电工程管线抗震支架结构是一种建筑非结构构件。针对抗震支吊架可在地震中对建筑机电工程设施给予有效保护,从而大大降低震后二次灾害的破坏,运用多自由度体系振动模型进行仿真分析。选择DN系列管道与普通单管对夹式管箍侧向抗震支架为原型建立三维模型,在多自由度体系振动分析的基础上,研究管线系统的振动特性;运用振型分解反应谱法进行仿真分析,从而提取出在不同工况下管线系统的模态云图与地震位移响应云图;仿真结果表明:单管DN100在对夹式管箍侧向抗震支吊架的约束下,可以有效缓减地震位移响应,方法为非结构构件抗震系统的设计提供了理论依据,同时也为判断地震作用下建筑非结构构件累积损伤提供参考。     

杭州湾海底管道滩海施工技术浅谈

杭州湾海底管线长达53.5公里,是我国在强潮流区海湾建设的第一条大口径的长输原油管道.本文以Ф762mm管道的铺设为例,就杭州湾南岸滩海海底管道施工的关键工序、施工工艺和海底管道自埋技术的应用进行了介绍.文章还对工程施工中应注意的一些问题进行了探讨.     

波浪荷载引起不同埋深管线周围海床响应和液化分析

为了研究波浪荷载引起海底管线周围海床的液化问题,以Biot方程的部分动力响应模型,即u-p模型为基础建立二维埋管海床数值模型,研究海底管线及其周围海床在波浪荷载作用下的动态响应问题,波浪荷载通过孔压边界施加到海床表面.在验证模型的基础上,研究埋管海床在波浪荷载作用下的响应与液化,分析不同管线埋深下海床土的孔压、竖向有效...     

杭州湾海底管道滩海施工技术浅谈

杭州湾海底管线长达53.5公里,是我国在强潮流区海湾建设的第一条大口径的长输原油管道。本文以Φ762mm管道的铺设为例,就杭州湾南岸滩海海底管道施工的关键工序、施工工艺和海底管道自埋技术的应用进行了介绍。文章还对工程施工中应注意的一些问题进行了探讨。