国内外海底管道屈曲研究进展

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1、《海洋工程结构力学》国内外海底管道屈曲研究进展摘要：海底管道铺设过程中，往往在海底与铺管作业船之间的管道存在着相当长一段的悬跨段，悬跨段长度与水深有关。在悬跨段经常可能因管子原始的或铺设过程中造成的局部凹陷或损伤而发生屈曲失稳现象。这种屈曲一旦在管道局部形成，将容易因外部超静水压作用而沿着管道出现纵向屈曲迅速传播，造成危害性较大的传播型屈曲。这将会严重阻碍管道的正常运行和造成较大的经济损失。本文即简单评述了国内外海底管道屈曲研究进展情况。关键词：管道铺设屈曲超静水压Advancesonlocal&globalbucklingofsubs

2、eapipelinesAbstract：Whenthelayingofsubmarinepipes,thereoftenexistencealongperiodofthesuspensionspanbetweentheseabedandpipelayingshipchannel,whichlengthhaverealatedtothedepthofwater.Inspanningtheoriginaltubesmayoftenbeduetotheprocessorinstallationordamagecausedbydepressio

3、n,whilelocalbucklingphenomenaoccur.Oncethisformoflocalbucklinginthepipelinemade,itwillbevulnerabletotheexternalroleofsuper-hydrostaticpressurealongthepipelinebucklingofverticalspreadrapidly,causingthespreadofharmfullargertypebuckling.Thiswillseriouslyimpedethenormalopera

4、tionofpipelineandcauselargeeconomiclosses.Thispaperbrieflyreviewsthedomesticandbucklingofsubmarinepipelinesprogress.Keywords：PipelayingBucklingSuper-hydrostaticpressure1国内外研究现状当前，海底管道铺设过程的受力性能和屈曲问题引起了广泛的关注，针对该类问题国内外相关学者进行了较为深入的研究。Fabia对弹性范围内管道在弯矩和拉力组合作用下的非线性屈曲响应进行了分析[1]。

5、wilhoit等研究了管道弯矩和拉力组合作用下的弹塑性响应，但未考虑加载路径对管道屈曲性能的影响。周承调对海底管道的屈曲及其传播现象进行了研究，介绍了8种不同控制屈曲发生的屈曲压力，并提出用相应的止屈器来防止屈曲波形的传播。天津大学闰澎旺教授用OFFPIPE软件计算分析了单层保温管在浅水海域铺设时钢管受到的最大轴向应力，根据力的层间传递特性和变形协调条件，建立了单层保温管各层间剪切力和保温层中剪应力的计算方法，为单层保温管的设计和应用提供了理论依据。贾旭基于弹性力学理论，对40米水深的南海某油田海底单层保温管道进行了压溃屈曲分析，探讨了

6、静水压力作用下海底单层保温管道各层应力分布和临界屈曲荷载的计算方法。曾晓辉用非线性梁理论处理海底管道铺设的受力分析，用奇异摄动法来求解非线性方程，提高了运算速度和求解效率。刑静忠基于欧拉一伯努利梁理论，考虑线弹性海床刚度，研究了埋设悬跨海底管道在热膨胀引起的轴向压力作用下的屈曲问题，给出了埋设管道段和悬跨管道段的屈曲稳定性判别准则。姚宝恒针对国内目前在建的3000米深海管道铺设系统，建立了管道的纵向振动方程，应用Galerkin截断法进行求解，分析了波高、波频等海况参数对管道截面动态应力和振动幅值的影响。Palme：教授等1975年在N

7、ature杂志上发表论文首次揭示了深水海域油气管道铺设过程中，管道的局部屈曲失稳会导致屈曲沿管道轴线方向进行传递的现象。Bai应用有限元程序分析了在外压、轴向拉力和弯矩共同作用下厚壁管道的屈曲性能，在分析中解释了初始椭圆率、残余应力、应变硬化和加载路径对管道屈曲的影响。Kyriakides等人运用试验和数值模拟方法对薄壁和相对厚壁管道在弯曲和外部静水压力作用下的屈曲问题进行了研究，分析了径厚比、材料特性、初始椭圆率和加载路径对管道屈曲的影响，发现管道的临界屈曲荷载和失稳特性与加载路径相关，同时也研究了扣入式和整体式止屈器的工作性能及其影

8、响因素。Dama通过试验和数值模拟研究了局部屈曲受损钢质管道在内压和弯矩作用下的承载能力，以及在循环荷载作用下管道的疲劳强度和剩余寿命预测，同时对管道几何和力学参数的分析确定了管道屈曲区域的临界部位，研究工