钢悬链线立管触地段管土作用研究

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1、论文作者签名：指导教师签⑧荣勇论文评阅人1：随垄迁阅评阅人2：隐名迁闼评阅人3：隐名迁阅评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：答辩日期：2014．3．10浙江大学研究生学位论文独创性声明f煳嬲本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝塑太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：缘岛签字日期：二矿，c，

2、‘年：}月，／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝塑太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：琛勇导师签名：签字日期：二矿，毕年弓月／／日签字日期：云口痒岁月／／日浙江大学硕士学位论文致谢光阴荏苒，岁月如梭，转眼间三年的研究生生活已将近结束，回顾这三年的时光，感慨良多，终生难忘。首先要感谢我的导师金志江教授，从研究方向的确定、论文

3、的选题、研究方案制订、理论分析、有限元计算到最终定稿，金老师给予了我悉心的指导。在攻读硕士学位的两年半时间中，金老师对我的学>--j花费了大量的精力。他不断启发，耐心指导，言传身教，开拓了我的科研思路，培养了我发现问题、解决问题的能力。他严谨的治学态度、敏锐的洞察力、律己的学者风范、平易近人的工作风格，江教授表示最真挚的感谢!开阔的科研思路、渊博的知识以及严于使我终身受益。在此，向我的导师金志感谢同级的叶皓、王昊、钱锦远同学，在两年中给我学>--j上的合作和帮助，让我在学>--j的过程中取得了更多的进步。感谢同课题组师兄蒋诚航、闫怀磊以及师弟颜孙廷，在论文进行期间

4、，他们对我论文的写作提出了很多宝贵的建议和指导。感谢李红星、卢安乐、魏琳、何璇、费扬、高晓斐等同门师兄妹，让实验室的学习生活丰富多彩，使我一生难忘。同时还要感谢我的室友们，在学习和生活中给我的帮助和照顾，让我在这两年半的时间中度过了快乐的学>--j和生活时光。感谢我的父母和家人，他们一直在身后默默的支持我!再一次感谢所有支持、帮助我的老师、同学和朋友!最后，向参加论文评审和答辩的各位专家、学者表示最诚挚的谢意!梁勇二零一四年一月于求是园浙江大学硕士学位论文致谢II浙江大学硕士学位论文摘要随着石油需求的膨胀和海洋石油开采技术的不断发展，海洋油气资源的勘探开发不断向深

5、水以及超深水进军，深海油气开发已经成为今后全球石油战略的重要前沿阵地。为适应这一形势，钢悬链线立管(SteelCatenaryRiser，SCR)得到了广泛的应用。钢悬链线立管由悬垂段和触地段组成。在海洋环境载荷和顶端平台运动的情况下，立管触地段也随之产生运动，从而导致立管触地段与海床不断的相互作用。钢悬链线立管触地段管土相互作用对立管的结构强度和疲劳寿命影响非常大，因而钢悬链线立管触地段管土相互作用一直是近年来国际海洋工程界研究的热点。本文从钢悬链线立管的整体分析出发，并结合钢悬链线立管触地段的局部分析；分别对钢悬链线立管触地段管土作用模型、立管触地段管土相互作

6、用过程及立管触地段管土相互作用参数分析等方面进行了探讨。取得的主要研究成果如下：(1)通过模拟安装过程获得钢悬链线立管的整体初始静平衡形态。由于悬链线解法未考虑钢悬链线立管的弯曲刚度，因此通过模拟安装过程法得到的钢悬链线立管静平衡形态更接近于立管实际的静平衡形态。在此基础上对钢悬链线立管进行整体静力和动力分析，结果表明立管顶端悬挂区及触地点区域存在着高应力和很大的交变载荷，易于疲劳破坏。因此立管顶端悬挂区及触地点区域在设计及分析中需要足够的重视，是研究分析的重点。(2)阐述了钢悬链线立管触地段管土作用P-y曲线模型。采用ABAQUS中的显式有限元法模拟立管触地段管

7、土相互作用过程，并与NGI管土作用实验数据进行了对比，验证了管土作用P-y曲线模型的准确性。随后讨论了粘聚力、内摩擦角、弹性模量及摩擦系数等土体参数对立管触地段初次贯入土体过程中所受土体抗力的影响。(3)将海床土体简化为一系列的非线性弹簧，采用有限差分法模拟钢悬链线立管触地段管土相互作用，并与ABAQUS有限元分析结果进行了对比，两者吻合良好，但采用有限差分法模拟计算效率更高。随后讨论了加载位移、海床土体刚度以及海床土体吸力等模型参数对立管触地段变形及弯曲应力的影响。关键词：钢悬链线立管；触地段；管土相互作用；显式有限元分析；有限差分法IlI浙江大学硕士学位论文A

8、BSTRA