海底管道与海床土相互作用的有限元分析
发布时间：2021-05-20 14:02
在海洋油气资源开发中,油气集输是重要的组成部分。海底管道作为海上石油天然气集输的主要方式,具有输送量大、连续便捷以及受气候影响小等优点。管线铺设在海床上或者埋设在土体里,当管线有水平向运动趋势时,土体必须提供相应的阻力以保证其稳定。对于裸置于海床上的管线,管道会在自重作用下产生一定的沉降,这时海床土体的约束作用,包括库伦摩擦阻力以及管道下方的被动土压力作用；对于埋设于海床下的管线,土体水平向抗力与土体参数和埋深等因素都有关系。海底管土相互作用的机理复杂,以往的研究大多建立在经验基础上,引入了过多的假设,研究内容也不够全面,目前尚存在很多不完善之处,在国内还缺少设计和施工方面的相关经验和研究数据,因此对海底管土相互作用进行研究分析是有必要的。本文基于ANSYS有限元分析软件,建立海底管道与海床土体模型,结合国内外学者的研究,讨论了在不同参数条件下,海底管道与海床土体的相互作用。首先模拟了管道直接铺设在海床上的模型,通过改变管道和土体物理力学参数,分析管道的沉降特性。在此基础上分别分析管道铺设在砂土和粘性土上,发生水平向失稳时的土体抗力规律,并与已有理论进行比较总结。模拟了埋设管线与土体的...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究的内容
2 有限元法理论
2.1 有限元方法简介
2.2 有限元软件ANSYS概述
2.2.1 ANSYS简介
2.2.2 ANSYS主要分析流程
2.2.3 非线性的基本理论
3 海床上裸置管道沉降特性分析
3.1 ANSYS模型的建立
3.1.1 土体本构模型的选取
3.1.2 单元的选取
3.1.3 米塞斯(Mises)准则
3.1.4 接触分析
3.1.5 有限元模型的参数选取与建立
3.2 海床裸置管道的计算理论
3.3 沉降特性数值模型结果
3.3.1 海床上管道沉降特性分析
3.3.2 不同参数对沉降的影响
3.4 土体水平抗力的数值模拟
3.5 本章小结
4 土体对埋设管线水平承载力的影响
4.1 地基土体水平抗力的计算理论
4.1.1 海底管道埋设技术
4.1.2 地基土体水平抗力基本理论
4.1.3 水平抗力计算理论与公式
4.2 有限元建立计算模型
4.2.1 计算模型假定
4.2.2 有限元模型建立
4.3 计算结果与分析
4.4 不同参数对分析的影响
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]社会环境因素对海底管道埋设深度的影响[J]. 赵冬岩,王琮,罗超,王凤云. 中国海上油气. 2010(04)
[2]弹塑性海床上的海底管道沉降特性分析[J]. 任艳荣,刘玉标. 中国海洋平台. 2010(03)
[3]海底管道与多孔弹性海床的相互作用研究[J]. 刘靖,李明高. 水电能源科学. 2009(05)
[4]海底管线铺设焊接技术现状与发展趋势[J]. 焦向东,周灿丰,陈家庆,纪文刚,姜锡肇,赵冬岩,曹军,丁文斌. 上海交通大学学报. 2008(S1)
[5]波流作用下海底管-土相互作用研究综述[J]. 李明高,李昕,冯新,周晶. 中国海洋平台. 2007(04)
[6]我国油气长输管道的建设与发展[J]. 李顺德. 油气田地面工程. 2005(11)
[7]海底管道埋设机及其应用[J]. 邵伟才,夏贤行. 浙江水利科技. 2005(03)
[8]世界海洋油气开发现状及前景展望[J]. 金秋,张国忠. 国际石油经济. 2005(03)
[9]温度应力下海底管线屈曲分析方法的改进[J]. 刘润,闫澍旺,孙国民. 天津大学学报. 2005(02)
[10]多孔弹性海床上的管土相互作用数值模拟[J]. 任艳荣,刘玉标,顾小芸. 中国海洋平台. 2004(05)
博士论文
[1]复杂条件下海底管线与土相互作用研究[D]. 程栋栋.天津大学 2008
硕士论文
[1]掩埋海底管线的管土相互作用研究[D]. 武玉斐.天津大学 2009
[2]腐蚀海底管道的可靠性评估[D]. 夏雪.哈尔滨工程大学 2009
[3]砂质海床上海底管线稳定性的数值分析[D]. 宋岩新.大连理工大学 2008
[4]有限元在海底管道设计中的应用研究[D]. 王猛.天津大学 2004
本文编号：3197882
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究的内容
2 有限元法理论
2.1 有限元方法简介
2.2 有限元软件ANSYS概述
2.2.1 ANSYS简介
2.2.2 ANSYS主要分析流程
2.2.3 非线性的基本理论
3 海床上裸置管道沉降特性分析
3.1 ANSYS模型的建立
3.1.1 土体本构模型的选取
3.1.2 单元的选取
3.1.3 米塞斯(Mises)准则
3.1.4 接触分析
3.1.5 有限元模型的参数选取与建立
3.2 海床裸置管道的计算理论
3.3 沉降特性数值模型结果
3.3.1 海床上管道沉降特性分析
3.3.2 不同参数对沉降的影响
3.4 土体水平抗力的数值模拟
3.5 本章小结
4 土体对埋设管线水平承载力的影响
4.1 地基土体水平抗力的计算理论
4.1.1 海底管道埋设技术
4.1.2 地基土体水平抗力基本理论
4.1.3 水平抗力计算理论与公式
4.2 有限元建立计算模型
4.2.1 计算模型假定
4.2.2 有限元模型建立
4.3 计算结果与分析
4.4 不同参数对分析的影响
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]社会环境因素对海底管道埋设深度的影响[J]. 赵冬岩,王琮,罗超,王凤云. 中国海上油气. 2010(04)
[2]弹塑性海床上的海底管道沉降特性分析[J]. 任艳荣,刘玉标. 中国海洋平台. 2010(03)
[3]海底管道与多孔弹性海床的相互作用研究[J]. 刘靖,李明高. 水电能源科学. 2009(05)
[4]海底管线铺设焊接技术现状与发展趋势[J]. 焦向东,周灿丰,陈家庆,纪文刚,姜锡肇,赵冬岩,曹军,丁文斌. 上海交通大学学报. 2008(S1)
[5]波流作用下海底管-土相互作用研究综述[J]. 李明高,李昕,冯新,周晶. 中国海洋平台. 2007(04)
[6]我国油气长输管道的建设与发展[J]. 李顺德. 油气田地面工程. 2005(11)
[7]海底管道埋设机及其应用[J]. 邵伟才,夏贤行. 浙江水利科技. 2005(03)
[8]世界海洋油气开发现状及前景展望[J]. 金秋,张国忠. 国际石油经济. 2005(03)
[9]温度应力下海底管线屈曲分析方法的改进[J]. 刘润,闫澍旺,孙国民. 天津大学学报. 2005(02)
[10]多孔弹性海床上的管土相互作用数值模拟[J]. 任艳荣,刘玉标,顾小芸. 中国海洋平台. 2004(05)
博士论文
[1]复杂条件下海底管线与土相互作用研究[D]. 程栋栋.天津大学 2008
硕士论文
[1]掩埋海底管线的管土相互作用研究[D]. 武玉斐.天津大学 2009
[2]腐蚀海底管道的可靠性评估[D]. 夏雪.哈尔滨工程大学 2009
[3]砂质海床上海底管线稳定性的数值分析[D]. 宋岩新.大连理工大学 2008
[4]有限元在海底管道设计中的应用研究[D]. 王猛.天津大学 2004
本文编号：3197882
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