多跨海底管線安全可靠性評估研究.pdf

1、海底管線是海上油田的生命線，海上油、氣、水的集輸、貯運，多是通過海底管線來完成，海底管線把海上油田的整個生產密切地聯(lián)系起來。海底管線所處環(huán)境極其惡劣，其破損將造成開采工作停滯、環(huán)境污染，經濟損失巨大。因此，海底管線的研究引起了國內外學者的高度重視。 本文研究海底管線出現多跨后的可靠性問題。管跨的出現改變了海底管線在管跨段所承受的載荷形式和應力狀態(tài)，出現多跨時，邊界條件更加復雜。海底管跨承受各類環(huán)境載荷，其中波、流引起的水動力載荷

2、最為重要。當海水流經管跨時，波、流產生交替作用于管跨上的舉升力和拖曳力，產生交變力。管跨的疲勞振動和渦激共振是引發(fā)管跨段發(fā)生失效的主要因素，也是進行管跨可靠性設計、可靠性評估工作所要解決的主要問題。 本文以海底管道懸跨段為研究對象，分析了海底管道懸跨段的形成機理及渦激振動的機理，界定了多跨管的范圍；建立了海底管跨在波浪力和海流力作用下懸跨段振動微分方程，并在此基礎上將MatteoLuca尾流振子模型與海流力作用下海底管道懸跨段的

3、振動微分方程相結合，得到管道與海流體的耦合振動方程，多跨管線邊界條件是彈性嵌固約束；依據DNV-RP-F105(2006)，研究了海底管跨疲勞可靠性的評估方法；根據Miner線性疲勞損傷累積理論，利用S-N曲線法結合可靠性分析理論，預測懸跨在海流力和波浪力作用下的疲勞壽命，這通過兩個方法獲得振動響應：(1)考慮非線性力和渦激振動，利用精細積分法迭代求解得到管跨振動響應。(2)忽略海流與管道的相互作用，利用頻域法分析得到管跨振動的響應譜。