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《海底管线抗震设计的极限地震应力计算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第3期应用力学学报Vol.23No.32006年9月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDMECHANICSSep.2006文章编号:10004939(2006)03044007*海底管线抗震设计的极限地震应力计算法1,21,32455孙政策段梦兰张文岳志勇贾旭粟京(长江大学湖北荆州434023)1(复旦大学上海200433)2(COPPE,FederalUniversityofRiodeJaneiro,RJ68501Brazil)3(北京大学北京100084)4(中海石油研究中心北京100027)
2、5摘要:针对现用海底管线地震应力计算时存在的计算应力过大、管线几何参数和埋设深度对计算结果几乎没有影响等问题,在考虑了海底管线实际埋设环境的基础上,通过理论分析,给出了考虑地震时管线周围约束土壤进入塑性滑移状态后的极限地震应力计算方法,来计算海底埋设管线在地震作用下所产生的最大地震应力。用该新方法分析了一实际管线工程的地震应力,并通过与现用方法计算结果的比较,证明该方法克服了现用设计方法仅考虑管土之间为弹性约束、管线几何尺寸对抗震设计影响很小等问题,有效反映了实际铺设环境对海底管线地震应力的作用。本文应用极限地震应力计算法,结合工程实例计算,进一步明确了管线几何
3、参数和埋设深度对极限地震应力的影响规律,为准确计算海底管线的地震应力、制定海底管线抗震规范、进行已服役海底管线的地震风险评估和寿命预测奠定了基础。关键词:海底管线;抗震设计;剪切强度;极限应力;塑性约束;滑移中图分类号:TU3113文献标识码:A设在地震高发区,如我国沿海及邻域濒临世界上最[2]1引言活跃的地震带环太平洋地震带。所以,如何确保这些生命线在未来地震中的安全运行?是当前工近些年来,因为对能源需求的日益增加,人们加程设计和管理部门面临的关键问题。大了对海洋石油、天然气的开发,使得海底管线在世国外对海底管线的抗震问题研究开展的较早,[3]
4、界范围内得到广泛应用,成为海上油气田开发工程Masaly和Datta以一理想悬跨管段为对象研究其中的重要环节。按照我国油气工业目前的发展趋横向地震响应特征,给出受横向随机地面运动激励[4]势,海上油气田今后一段时期内将成为稳定我国原时的频谱分析法。Romagnoli和Varvelli利用随[1]油量的主导力量,这同时也预示着我国海底管线机理论和有限元模拟方法分析了地震条件下海底管[5]的铺设量会随之有较大幅度的增加。线与海床的相互作用。Figarov和Kamyshev研管线又称生命线工程,同时,因为海底管线本身究了海底管线抗震稳定性动力问题,考虑通过包围昂贵的造
5、价,对海洋油气田正常生产的关键作用,加管线的土壤传递地震载荷,证实管线承受的最大动上事故维修的复杂性、高费用,容易造成较大的环境力效应来自管线振动的纵向地震波,阐述了管线共[6]污染、日益受到重视的海洋环境保护等原因,海底管振现象的可能性。Kershenbaum等利用一种新线的安全问题正受到国内外多方面的关注。的解析方法研究了地震条件下裸露海底管线的蛇因为地震的巨大破坏性,而很多海底管线却铺曲!效应问题,结果指出地震对直管线的影响比曲管*基金项目:中国博士后科学基金和上海博士后科学基金,中国海洋石油总公司十五!重大基础研究项目海底管线抗震设计方法的研究!(合同号
6、:CNOOCRC-DEI-2002-003)来稿日期:20050220修回日期:20050711第一作者简介:孙政策,男,1971年生,博士,中国船级社海洋工程处高级工程师Email:zcsun@ccs.org.en第3期孙政策,等:海底管线抗震设计的极限地震应力计算法441[7][8]-线小。Paulin和Verley分别通过不同的方法给出了海底管线地震应力新的计算方法极限地研究了管土相互作用对管线地震应力的影响。由于震应力计算法,并使用该方法进行了一个工程实例的国内相对国外来说,海底管线铺设较晚,所以在这方
7、极限地震应力计算,然后将其结果与现有设计方法计面的研究还非常薄弱。算结果比较分析后说明,极限地震应力法真实反映了海底管线的实际地震受力状况。同时还分析了管线2现用地震应力计算方法的几何参数和埋设环境对管线地震应力的影响特征,说问题明该方法有效体现了管线几何特征和埋设环境对地震应力的影响。该法克服了现用地震应力计算方法由于地震作用及海底管线所处环境的复杂性,的缺点,对工程设计、旧管线的地震风险评估和制定已进行的研究虽然取得了某些成果,但尚没有形成海底管线抗震规范都有十分重要的意义。针对海底管线的地震应力计算方法,中国船级社、挪威船级社等船级社也都没有给出具体可
8、参照的管线3地震过程中
