管土作用下的钢悬链线立管动力响应及其疲劳分析.pdf

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1、第38卷第7期舰船科学技术Vol.38,No.72016年7月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.,2016管土作用下的钢悬链线立管动力响应及其疲劳分析李敢1，陈谦1，黄小平2(1.中国舰船研究院，北京100192；2.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)摘要:钢悬链线立管的疲劳分析得到越来越多的重视，尤其是其与海床土体相互作用引起的疲劳。本文根据Aubeny提出的管土作用模型以及Bridge提出的土体吸力模型，采用有限元方法，在考虑其与海床土体相互作用的基础上，分析了钢悬链线立管在不同载况作用下的动力响应及疲劳损伤。分析发现，钢悬链

2、线立管上触地点和悬挂点处的疲劳损伤更为显著；洋流载荷对立管疲劳损伤的影响随着水深的增加而减弱；土体吸力的存在，会增大触地段尤其是触地点附近的疲劳损伤；立管触地点附近的疲劳损伤与土体刚度呈正相关。关键词：钢悬链线立管；管土作用；动力响应；疲劳损伤中图分类号：P751文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)07–0103–05doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.07.023ThedynamicresponseandfatigueaanalysisofSCRconsideringthepipe-soilinteractionLIGa

3、n1,CHENQian1,HUANGXiao-ping2(1.ChinaShipResearchandDevelopmentAcademy,Beijing100192,China;2.StateKeyLabofOceanEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Recently,moreandmoreattentionhasbeenpaidonthefatigueanalysisofthesteelcaternaryriser(SCR),especiallytheissueof

4、thepipe-soilinteraction.Accordingtothepipe-soilinteractionmodelproposedbyAubenyandthesoilsuctionmodelproposedbyBridge,thedynamicresponsesanalysisofaSCRunderthesealoadandotherdifferentconditions,areperformedanddiscussedinthispaper.TheresultswereusedasinputdatainfatigueanalysisoftheSCR.Comp

5、aredwithotherpointsoftheSCR,thetouchdownpointandthehangingpointbearmoredrasticfatiguedamage;theeffectofseaflowontheriserfatiguedamagedecreaseswiththeincreaseofwaterdepth;theexistenceofsoilsuctionwillleadtoalargerfatiguedamageinthetouchdownpointandtheregionnearby;thehigherthesoilstiffnessi

6、s,thelargerthefatiguedamageoftheSCRintouchdownzonewillbe.Keywords:SCR；pipe-soilinteraction；dynamicresponse；fatiguedamage0引言紧立管）相比，采用钢悬链线立管的深海钻油平台可降低成本10万英镑以上[1]。上述优点，使得钢悬链线随着海洋油气的开采逐渐向深海推进，顺式系统立管的应用越来越普遍。（由大量通过系泊缆线与海床连接的浮式系统组成）国内针对钢悬链线立管整体疲劳损伤分析还处于正在逐渐取代常规的重力系统。这些顺式系统的应起步阶段。杜金新[5]和杨和振[6]采

7、用弹性力学理论，将用，发展出了大量的新型立管，钢悬链线立管是其中最常用的一种。钢悬链线立管触地段和触地段土体简化成管-线性弹簧与其他立管相比，钢悬链线立管有如下优点：作用模型，分析钢悬链线立管触地段的静力特性及静1）与平台的连接更为灵活，无需额外的附加装置，只态疲劳损伤，但并没有考虑管土作用复杂的非线性因需通过柔性接头，即可自由悬挂在平台外，可充分利素。傅俊杰[7]将触地段土体用非线性弹簧模拟，较好用平台空间；2）成本更为低廉，与传统的TTR（顶张地反映了管土作用的非线性现象，但没有涉及到土体收稿日期:2015–12–08；修