海底管道浮拖法铺设中若干关键问题研究

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1、硕士学位论文海底管道浮拖法铺设中若干关键问题研究StudyonSeveralMajorProblemsinSubmarinePipelineLayingProcessbySurfaceTowMethod学2l106154完成日期：2014—4—20大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明ⅢIIlllllllfrllllJlrlllfllrlllrll／IflIflfY2591380作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或

2、集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：大连理工大学硕士学位论文摘要海底管道铺设方法主要有铺管船法和拖管法，其中拖管法不需要专业的铺管船舶，更加适合近海管道施工。拖管法根据拖拉过程中管道所处的水深不同分为底拖法、离底拖法和浮拖法，其中浮拖法在我国有较多的应用，积累了一定的经验，具有较大的发展潜力。因此，本文针对海底管道的浮拖法铺设技术进行了较为完整的研究，并对铺设在崎岖海床上的管道进行了纵断面分析，以期为管道铺设的设

3、计和施工提供一定的帮助和参考。本文主要的研究工作可以概括为以下几个方面：(1)对浮拖法铺设技术中管道浮拖过程进行数值仿真和分析。基于小变形梁理论和有限元方法，建立浮拖过程中管道的力学模型，并利用FORTRAN语言编写计算程序，求解管道的变形和应力状态，以保证拖运过程中管道的安全。研究发现，管道张力、拖船布置、航线选择等技术方法有减小浮拖过程中管道变形和应力的作用。(2)对浮拖法铺设技术中浮筒拆除及管道下放过程进行数值仿真和分析。基于小变形梁理论和有限元方法，考虑浮筒的影响和海床土边界条件，建立相应的管道力学模型，并利用FORTRAN语言编写计算程序求解了下放全程中管道的变形和应力变化

4、趋势，保证管道在下放过程中的安全。通过研究提出了下放速度的控制要求，并指出了海床土条件及海况条件对海底管道下放后稳定性的影响，最后指出随着铺设水深的加大，管道在竖直平面内的应力将起控制作用，必须引起足够的重视。(3)对铺设在崎岖海床上管道就位状态进行数值仿真和分析。基于非线性有限元方法，考虑真实海床的边界条件，建立管土接触模型，采用有限元分析软件ANSYS验证了不同张力下管道跨越地形凹陷和隆起时的弯曲应力曲线，并基于真实海床地形计算了管道的变形和应力状态，最后以数值结果为依据提出了合理的海床处理方案。关键词：海底管道；浮拖法；数值仿真和分析；漂浮拖运；浮筒拆除及管道下放；崎岖海床；海

5、床处理海底管道浮拖法铺设中若干关键问题研究StudyonSeveralMajorProblemsinSubmarinePipelineLayingProcessbySurfaceTowMethodAbstractThesubmarinepipelinesareconstructedbythelaybargemethodorpull--and·-towtechniques．Withtheadvantageofsimplerequirementforpipelayingvessels，thetowingmethodiSmorewidelyusedinshallowwater．Thetow

6、ingmethodcanbefurtherdividedintobottomtowmethod，off-bottomtowmethodandsurfacetowmethod．Amongthem，thesurfacetowmethodiScommonlyusedtolaysubseapipelinesinBohaiBay，China．ThewholeprocessofsurfacetowmethodiSsimulatedandstudied．Meanwhile，theprofileanalysisofthepipelineinstalledonrealseabediscarriedou

7、ttoprovidesomesuggestionsfordesignandconstruction．TheresearchdoneinthisPapercanbesummarizedintothreepansandlistedasfollows．(1)Numericalsimulationandanalysisofthepipeduringtowingprocessarecarriedoutfirst．Basedonsmalldeformationtheo