钢悬链线立管触地区管土作用研究.pdf

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4、教师：白兴兰学科专业：船舶与海洋工程所在学院：船舶与海洋工程学院提交日期：浙江海洋学院硕士学位论文钢悬链线立管触地区管土作用研究作者姓名：姚锐指导教师：白兴兰学位类别：工学硕士学科专业：船舶与海洋工程学位授予单位：论文答辩日期：ADissertationforMaster’sDegreeSubmittedtoZhejiangOceanUniversityStudyonInteractionbetweenSteelCatenaryRisersTouchdownZoneandtheSeabedCandidate:YaoRuiSupervisor

5、:BaixinglanSpeciality:NavalArchitectureandOceanEngineeringDateOfSubmission:October2015摘要摘要随着全球经济的高速发展，对石油天然等化石能源的需求每年成几何倍数增长，陆地和近海油气的开采已经不能满足日益增长的生产和生活需求。近年来，海洋油气开采技术迅速革新，海洋油气开采逐步走向深水（水深500m-1500m）、超深水（水深大于1500m）领域。钢悬链线立管（SCR）作为深水油气开发的一种立管选择，有着良好的环境适应性且成本较低。典型的SCR大致由悬垂段、触地

6、段、流线段组成。由于上部结构物的运动和海洋环境载荷的影响，立管触地点不断发生运动，与海床反复作用，容易造成立管触地区的疲劳破坏。触地区管土作用机理与该区域疲劳分析一直是工程界的一个热点问题。本文首先总结介绍了近年来国内外SCR管土作用数值分析和试验研究的进展和所取得的成果以及存在的不足之处。分析了立管所处海况环境，介绍了波浪、流等海洋载荷对立管以及上部浮体的作用情况，详细阐述了不同荷载的计算方法；使用ABAQUS与OrcaFlex通过模拟安装过程的方法得到立管初始静态安装形态，并与通过传统悬链线理论计算得到的形态进行对比，分析各种方法的准确

7、性；通过海工专用软件对立管进行简单的动态分析，得出立管的易疲劳区域；然后介绍了管土作用的数值模型，对各个参数进行介绍，以此为基础，对立管进行整体动态分析，分析不同参数，如海床土强度、立管上部浮体所处海况波高等因素对立管贯入海床的深度、贯入最深节点的位移时程、立管沿长度方向的弯矩、应力等的影响；最后，设计两套简单易行的管土作用试验装置，进行小尺寸模型试验，更加直观的观察管土作用。第一套设备对立管进行整体动态研究，通过OrcaFlex软件对试验结果进行验证，证明试验设备的准确性。第二套设备对立管触地区进行局部分析，分析不同运动形态，运动周期等对

8、立管触地区应力的影响。关键词：钢悬链线立管；管土作用；OrcaFlex；动态分析；模型试验IABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheglobale