深海海底管道限位方法研究

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５硕士学位论文学科专业：船舶与海洋工程：刘晓峰作者姓名指导教师：杨树耕教授天津大学研究生院２０１５年１１月独创性声明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宄工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中

2、作了明确的说明并表示了谢意。１￡学位论文作者签名签字曰期：年／月久曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学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、３索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名：导师签名物Ｗ料〇月丨１日签Ｕ月Ｃ日签字日期：＞！Ｓ年字日期：知／土年深海海底管道限位方法研究Th

3、eStudyonDisplacementConstraintTechniqueofSubmarinePipelineinDeep-Sea学科专业：船舶与海洋工程研究生：刘晓峰指导教师：杨树耕教授天津大学建筑工程学院二零一五年十一月摘要海底管道是连接油井与平台、平台与陆上储运设施的油气输送工具，具有安全、稳定、经济、输送量大等优点，是海洋油气输运系统的重要组成部分。本文以此为重点，着眼于解决实际海底管道工程的具体问题，利用数学模型建模求解与有限元模拟分析方法，基于管道稳定性问题分析了深海海底管道限位方法，获得了切实可靠的定

4、量结论。通过有限元软件Abaqus，模拟铺设后未运行以及输送石油过程中状态的海床-管道耦合作用系统。通过对土体进行初始地应力平衡、管道自重载荷分析、管道-土体相互接触作用分析、内压载荷分析、水平屈曲分析，分别计算管道在铺设完成后及实际运行过程中的位移及应力。计算结果显示，管道运行中的温度差和压力差引起的大变形是导致管道失效的最主要原因。同时对比研究显示，海床土体的相关参数，如杨氏模量、泊松比、粘聚力等，对管线发生屈曲变形都有不同程度的影响，影响的强弱程度取决于土体的刚度以及土体对管道的水平向的抗力作用。基于以上研究内容，

5、对常用海底管道限位工程措施进行建模计算分析，包括增加管道与土体间的摩擦系数，增加管道负浮力，部分埋置海底管道。计算结果显示，三种限位方法均对海底管道的屈曲大变形有一定限制作用，限位程度大小取决于土体的被动土压力或者土体的切向摩擦力的大小，土体对管道的被动土压力或者摩擦力越大，管道发生水平屈曲的位移越小，进而更可以保证管道在运行中的稳定性及安全性。关键词：海底管道限位方法稳定性水平屈曲水平位移ABSTRACTSubmarinepipelineistheoilandgastransportationtool,whichcon

6、nectswellsandplatform,platformandlandtransportationfacilities.Ithastheadvantagesofsafety,stability,economy,largeconveyingcapacityandsoon.Anditisanimportantpartofmarineoilandgastransportationsystem.Thispaperfocusesonsolvingspecificproblemsinrealsubmarinepipelinepr

7、ojects,usingmathematicalmodelsandfiniteelementanalyses,basedonthestabilityofsubmarinepipeline,studiesdisplacementconstrainttechniqueofsubmarinepipelineindeep-seaandobtainspracticalandreliablequantitativeconclusions.ThroughfiniteelementsoftwareABAQUS,aseabedsoil-p

8、ipecouplingsystemmodelwasestablishedinoperationconditionandoutofservice.Throughbalancingtheseabedsoilin-situstress,analyzingself-loadingofpipeline,settingseabe