管土相互作用条件下海底悬跨管线振动特性研究

发布时间：2017-12-16 05:13

  本文关键词：管土相互作用条件下海底悬跨管线振动特性研究

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【摘要】：海底管线悬跨段是海底管线的重要组成部分,海流作用下悬跨管线的振动特性是管线研究的重要内容。本文在总结以往悬跨管线建模及振动特性分析等内容的基础上,建立考虑边界管土相互作用的计算模型,综合考虑结构非线性、悬跨长度、土体特性、海流流速、跨间支撑、横流向与顺流向耦合作用等因素,采用数值模拟的方法研究了单跨及多跨悬跨段的振动特性。 首先,通过结构建模分析可知,边界管土接触长度取0.6倍的悬跨长度可以满足计算精度及效率要求,能够合理模拟边界管土相互作用对悬跨段的影响。 单跨分析表明,管线的初始变形特性受悬跨长度及边界土体影响较大,跨度越大、土体弹性模量及黏聚力越小,影响越明显,中长跨时初始变形相对于管径较大,应考虑几何非线性的影响；管线的自振频率随着跨度的增大逐渐减小,随着土体刚度的增大及管线埋深的增加逐渐增大,初始变形对频率的影响不可忽略,尤其是长跨基频；管线的动态响应呈周期性变化,跨度越大、土体弹塑性力学参数越小、海流流速越大,变形及应力的改变越明显。 多跨相互作用分析表明,随着跨间支撑土体长度的增加,相邻悬跨相互作用强度逐渐减弱；相邻跨跨度越接近,相互作用现象越明显；土体黏聚力越大,相邻跨约束作用越强。 单跨及多跨分析指出,管线最大变形及最大应力发生部位并不固定,受多种因素的影响,分析中应根据具体情况确定。横流向与顺流向耦合作用分析表明,考虑耦合作用时管线动态响应较只考虑横流向时增大,横截面运动轨迹受管线悬跨长度及悬跨段数目影响,单跨时呈不规则的“8”字型,两跨时由顺流向不断变窄的“8”字型环套而成。 根据具体的环境条件,在管线设计及维护时可按照“避免出现长跨,多跨时采用长支撑硬质土支座,尽量为短跨,及时治理消除悬跨”的思路进行设计治理。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P756.2

【参考文献】

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本文编号：1294797