受损导管架灌浆卡箍加固力学特性与参数化设计研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）受损导管架灌浆卡箍加固力学特性与参数化设计研究硕士研究生：邢家轩指导教师：王茁教授企业导师：王坤高级工程师工程领域：机械工程论文主审人：马洪文副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）受损导管架灌浆卡箍加固力学特性与参数化设计研究硕士研究生：邢家轩指导教师：王茁教授学位级别：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforth

2、eProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）StudyonMechanicalCharacteridticsandParametricDesignonGroutedClampReinforcementforOffshoreJacketCandidate:XingJiaxuanSupervisor:Prof.WangZhuoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:MechanicalEngineeringDateofSubmission:May.2018Da

3、teofOralExamination:June.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研

4、究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要海洋平台在工程应用中的可靠性与安全性是海洋工程项目

5、中的一个重要的研究方面，导管架式海洋平台主要用于石油开发与海底钻探等，在海洋环境下长期工作会受到不同的载荷作用，会导致海洋平台结构部分受损而影响平台的结构强度。对于导管架损伤的修复，采用灌浆卡箍加固修复技术，具有水下安装简便、造价低等优点。灌浆卡箍加固修复技术已应用于国外的工程项目中，但是对于加固加强的理论及卡箍在海洋大环境海况下的受力与系列化设计需要进一步研究。本文将在对于灌浆卡箍的加固作用及受力机理理论分析基础上，结合海流力与波浪力进行水下工作情况及防松脱的研究，并对卡箍具体结构尺寸提出参数化设计法。设计短螺栓形式卡箍及长螺栓形式卡箍两种实验样机。研究了灌浆卡箍水泥浆凝固后的预应力分

6、布理论，通过数值计算求解出灌浆卡箍连接段各组成部分径向压力和环向压力沿壁厚的变化规律；对灌浆卡箍进行静力学分析，考虑到灌浆卡箍在水下工作的条件，进行了导管架在安装灌浆卡箍前后在均匀外压及均匀轴压作用下的屈曲理论分析，对比安装卡箍前后管件的极限屈曲应力。由于灌浆卡箍在海水中会受到波浪力及海流力的作用，对卡箍所受的波浪载荷和流载荷进行联合分析，确定了灌浆卡箍在不同海浪环境下的受力，结合浪流联合作用力对卡箍在海洋环境中的松脱情况进行分析，根据滑脱力大小确定螺栓预紧力。针对不同缺陷大小设计相应尺寸的卡箍，形成灌浆卡箍的参数化设计法。由于直管灌浆卡箍是各种形式卡箍研究的基础，其他形式卡箍可看做直管

7、段的组合，因此对直管灌浆卡箍进行轴压力学实验。搭建了用应变片测量应力变化的力学实验平台，测量无缺陷直管以及有缺陷直管沿轴线的应力分布规律以及缺陷周围的应力分布，测量管件加固前后的应力变化，并对比分析实验结果，验证了灌浆卡箍作为一种修复局部受损导管架方法的可靠性和可行性。对长螺栓形式的卡箍实验需要在螺栓上贴应变片用于测量螺栓的预紧力，用设计好的特定规格的顶盖对灌浆卡箍施加轴向压力得到卡箍在内管上的滑脱力，分析滑脱力与螺栓预紧力的关系，