系泊及安装缆绳在海床中三维构形和输力规律的理论研究

发布时间：2020-10-10 18:47

　　 系泊及安装缆绳连接着海床中的锚固结构和海面上的浮式海洋平台,是系泊系统的重要组成部分。一方面,拖船或系泊浮体的运动通过安装或系泊缆绳传至锚固结构,从而导致锚固结构在海床中的复杂运动;另一方面,由于海床土抗力的作用,嵌入缆也将发生复杂的变形并呈现特殊的形态。当浮式结构遭遇极端环境荷载时,系泊系统可能会发生部分破坏,比如一根或者多根缆绳的破断。在这种情况下,未发生破坏的缆绳其方向会剧烈地改变。在海洋平台长距离的漂移下,海床中的锚固结构甚至也会发生三维运动,此时,锚固结构和缆绳均会受到非共面荷载的作用。为了评估非共面荷载作用下锚固结构的承载性能和运动行为,首先应当对嵌入缆绳的三维特性进行全面的研究。本文通过对嵌入缆在海床中的受力情况进行分析,建立起了同时适用于黏土和砂土的、能够求解嵌入缆在海床中三维构形和输力规律的理论模型,并考虑了黏滞系数l?对黏土中嵌入缆反悬链特性和三维特性的影响。针对所建立的理论模型,提出了相应的数值求解流程,该流程不仅能够分析锚固结构在工作状态下,也能够分析锚固结构在海床中发生复杂运动时,嵌入缆的三维构形和输力规律。为了考查本文提出的理论模型及数值求解流程的有效性,与已有的研究工作进行了系统的对比分析。然后,设计了两个应用算例,用以分析嵌入缆在非共面荷载作用下的三维构形及输力规律。第一个应用算例中,系缆点固定不动,嵌入点在给定的位移条件下变化。该算例对应于系泊系统发生局部破坏,从而导致浮体产生了一定偏移,但锚固结构未破坏、仍固定不动。第二个算例中,嵌入缆和锚固结构在海床土中同时移动。该算例对应于一个工程实例,即在一次针对OMNI-Max锚的极限测试中,锚固结构随浮体的漂移在海床中发生了长距离的运动。两个算例对应了系泊系统在海洋环境荷载作用下的两个典型状态,通过分析和考察,加深了对嵌入缆在海床中变形和输力规律的认识,以期对工程应用做出有益的参考。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.38
【部分图文】：

天津大学硕士学位论文在海床中形成三维构形，如图 1-2(b)所示。对于板锚而言，非共面荷载将减少锚的有效承载面积，从而降低锚的承载力。锚固结构承载力的降低可能会导致整个系泊系统的失效，其余的锚也可能被拔出。为了计算非共面荷载下锚固结构的承载力，评估锚固结构的承载性能，对嵌入缆的三维特性开展研究显得尤为重要且势在必行。

第一个算例对应于系泊系统发生了局部破坏，此时浮式结构发生漂移，但锚固结构未破坏、仍固定不动；第二个算例来自于一个工程实例[4]，在浮式结构的拖曳作用下，锚固结构在海床中发生了运动。基于本文的分析结果，加深对嵌入缆在非共面荷载作用下的变形和输力规律的认识，以期能够提出对工程应用有益的建议。嵌入点(TDP)反悬链形态海床面海洋平台系缆点(Padeye)(a) 反悬链形态yzx海床面o锚嵌入缆水中缆浮体(b) 三维构形

图 1-3 嵌入缆直杆单元受力图[7]使模型更具普适性，Bang 和 Taylor[11]将嵌入缆的力学控制方土中嵌入缆的力学控制方程与饱和黏土中最大的区别在于土抗和黏土的内摩擦角 0°，因此，饱和黏土中的土抗力不受土；而砂土的内摩擦角并不为零，砂土中产生的土抗力受土体内。Bang 和 Taylor[11]的模型中，嵌入缆被离散为具有弯曲刚度承受弯矩作用。给定土性参数、嵌入缆的尺寸和边界条件（包入点处缆绳与水平面的夹角以及系缆点的埋深），通过增量求力规律，并将计算结果与离心机实验和现场实验测得的数据数值求解嵌入缆的反悬链形态和输力规律可以考虑诸多因素的较高，但求解过程复杂，需要反复迭代，嵌入缆微分单元形式杂的工作，且研究者一般针对自己所研究的问题建立特定的受解。因此，数值迭代求解的可操作性和普适性较差。Neu
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张敏;Catherine V.Palmer;;单一资源理论模型在听配能研究中的应用[J];中国听力语言康复科学杂志;2017年03期

2 何洁;王克喜;;国内逻辑学教育普及理论模型的建构研究[J];林区教学;2017年06期

3 黄浪;吴超;贾楠;;安全理论模型构建的方法论研究[J];中国安全科学学报;2016年12期

4 徐盛桓;廖巧云;;隐喻“意识感受性”理论模型[J];外语学刊;2017年01期

5 陈小芳;刘海波;;跨理论模型在健康教育中的研究进展[J];医学与哲学(B);2016年09期

6 孔德华;陆皓;汉瑞娟;李娟;朱鑫华;董鹤;;跨理论模型在健康行为改变中应用的研究进展[J];解放军护理杂志;2015年13期

7 宋萍;刘庆双;;关于构建三层冰川语言理论模型的若干思考——一个简约而明晰的语言心理样式[J];吉林教育;2017年44期

8 郭瑾;;大学生恋爱满意度综述[J];北方文学;2017年06期

9 赵朗;;浅析政治学理论模型在公共政策分析中的应用[J];祖国;2017年06期

10 解缤;刘明静;;跨理论模型用于国内体育锻炼行为研究述评[J];当代体育科技;2014年15期

相关博士学位论文 前10条

1 杜玖月;劳动份额决定：一个综合理论模型及其验证[D];中央财经大学;2017年

2 王培席;医务场所暴力调查及理论模型研制[D];四川大学;2006年

3 肖建清;对外开放、产业集聚与区域经济增长：理论模型与实证研究[D];暨南大学;2009年

4 李航;城市房地产泡沫检测及其形成机理：理论模型与经验研究[D];浙江大学;2014年

5 余翠玲;信息技术吸纳能力理论模型与实证研究[D];吉林大学;2010年

6 刘三江;标准竞合理论模型[D];武汉大学;2016年

7 张耿禧;部分民营化下银行之利差管理：选择权评价分析[D];西南财经大学;2008年

8 李晴;人口老龄化对贸易收支的影响[D];厦门大学;2009年

9 邹志勇;企业集团协同能力研究[D];大连理工大学;2008年

10 吴惠杰;公司内外部治理机制与银行利差管理[D];西南财经大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 熊俊;系泊及安装缆绳在海床中三维构形和输力规律的理论研究[D];天津大学;2018年

2 任雪园;扎根理论视域下工匠核心素养的理论模型与实践逻辑[D];陕西师范大学;2018年

3 贾云婷;运用跨理论模型高职院校学生运动行为形成过程研究[D];云南师范大学;2018年

4 赵振杰;柔性膨胀弯的截面特性与整体分析研究[D];大连理工大学;2018年

5 刘爽;基于跨理论模型的老年人医疗保健品消费行为研究[D];大连理工大学;2018年

6 曾超超;跨理论模型的心理护理对妊娠期糖尿病患者妊娠压力的干预研究[D];承德医学院;2017年

7 邵静;跨理论模型在中青年高血压患者饮食习惯干预中的应用研究[D];南方医科大学;2014年

8 王聪;电火花加工微孔深径比理论模型的实验研究[D];大连理工大学;2012年

9 陈旭;跨理论模型在慢性阻塞性肺疾病患者肺康复锻炼干预中的应用研究[D];宁夏医科大学;2017年

10 李娜娜;计划行为理论和跨理论模型预测锻炼行为的差异研究[D];武汉体育学院;2014年

本文编号：2835443