海洋平台立管系统底部局部冲刷试验研究.pdf

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1、第29卷第2期中国海洋平台V01．29No．22014年04月CHINAOFFSHOREPLATFORMApr．，2014文章编号：1001-4500(2014)02-0045-05O海洋平台立管系统底部局部冲刷试验研究姜萌，张(大连理工大学，杰峰，陈兵辽宁大连116024)摘要：在海洋结构建筑物的安全性研究中，海底泥沙冲刷成为影响海洋平台立管系统疲劳损坏的一个重要因素。为了给海洋平台立管系统在海底泥沙段的设计提供参考，采用物理模型试验方法，对海洋平台立管系统在纯波浪作用争波流混合场作用下进行多组状况的试验

2、研究。通过记录冲刷历时过程以及平衡冲刷深度，分析水深、波高、周期、恒定来流流速、立管一桩倾斜角度及泥沙中值粒径对海洋平台立管系统底部冲刷坑的影响。关键词：立管系统；波流作用；平衡冲刷深度中圈分类号：P75文献标识码：ATheLaboratoryTestofLocalScourAroundtheBottomofaPlatformRiserSystemJIANGMeng，ZHANGJie—feng，CHENBing(DalianUniversityofTechnology，LiaoningDalian11602

3、4，China)Abstract：InthestudyofthesafetyoftheMarinestructure，thescouraroundthebottomofaplatformrisersystemisoneofthemostimportantinfluencingfactorswhichcausefatiguedamage．ForthereferenceofthedesigninMarinesedimentsectionatthebottomofaoffshoreplatformrisersys

4、tem，thispaperisstudiedthroughthephysicalmodeltestmethod，experi—mentingundermultiplesetsofcondition，inthepurewaveactionandwaveflowfieldaction．ByrecordingscourdiachronicprocessandScourdepthinthestateofequilibrium，theinflu—enceofsuchparametersaswaterdepth，wav

5、eheight，period，currentvelocity，inclineangleofriser-pileandmedianparticlesizeofsedimentonthescourholeatthbottomofthelpatformrisersystemisanalysed．Keywords：risersystem；combinedactionofwavesandcurrents；maximumscourdepth引言随着世界经济迅速发展，人类开采海底石油与天然气、海洋矿产资源、海洋空间资源和

6、生物资源的规模不断扩大，与之相适应的海洋工程已成为近60年来发展最迅速的工程之一。海洋工程结构物处于复杂多变的海洋环境中，要承受风、波、流、冰、地震等环境荷载的强烈作用。在近海大陆架处，平台及海底管道周围海床受泥沙输移的影响会遭受波流的强烈冲刷，给平台结构的稳定和正常使用带来巨大隐患。因此，考虑各种水动力因素对平台结构基础冲刷的影响，便于在设计和施工中采取必要收稿日期：2013-06—03作者筒介：姜萌(1972-)，女，副教授。·46·中国海洋平台第29卷第2期的工程防护措施，对保证结构在使用期间的安全有

7、重要意义。目前，各国学者对波流作用下的桥墩、防波堤、人工岛、大尺度圆柱结构物的局部冲刷都进行了详细的研究探讨，得出了一定的研究成果。对于单向水流作用下的圆柱周围的局部冲刷机理及冲刷的发展过程已经基本明了，对于波浪作用下小直径圆柱周围的局部冲刷只进行为数不多的试验，并没有可靠的估算冲刷深度的计算公式。海洋平台的立管、水平管与导管架桩组成的立管系统，其周围的水流情况非常复杂，可以引起立管的局部冲刷和水平管暴露悬空，有时冲刷十分严重。在这种复杂的边界条件下不能用简单的估算方法和数值模拟来推算立管系统的冲刷程度，故

8、解决此类问题最佳的手段是物理模型试验。因此基于平台立柱周围波流作用下的局部冲刷机理，采用试验方法对波流水槽中立管系统周围的局部冲刷进行了观测，了解其周围的冲刷形态和范围，估算立管和腿柱周围底部的平衡冲刷深度，以供设计作为参考依据。1试验设备与模型1．1试验设备和仪器试验在大连理工大学土木水利学院港口航道与海岸工程实验室的波流水槽中进行。试验水槽的主要尺寸：长47m，宽lm，深1．3m。水槽一端为造波系统设备与水流