海底管道轴向移动数值模拟研究

陈志华，黄金超，赵思玥，何永禹，刘红波

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072；2.天津大学 建筑工程学院，天津 300072)



海底管道轴向移动数值模拟研究

陈志华1,2，黄金超2，赵思玥2，何永禹2，刘红波1,2

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072；2.天津大学 建筑工程学院，天津 300072)

非线性的温度荷载是造成管道产生轴向移动的主要原因，针对海底管道在多次开启/关闭的循环作用下轴向移动现象，采用有限元分析的方法，通过ABAQUS软件建立循环温度作用下平坦海床上短直管道有限元模型，模型中考虑了非线性的温度加载梯度和高温对管道材料的影响，揭示短管道在多次开启/关闭循环荷载作用下有效轴向力分布以及管道各点轴向移动现象的形成原因及发展规律。最后通过参数化分析，得到了管土摩擦系数与管道轴向移动速率之间的关系，并对比两种管道内压的加载方式对管道轴向移动速率的影响，为工程中减缓管道轴向移动速率的方法提供借鉴和帮助。

短直海底管道；数值模拟；轴向移动；非线性循环温度；参数化分析

对于海底管道轴向移动研究，Torne等[1]应用库伦管土摩擦模型建立有限元模型，得出管道内有效轴力的分布和管道轴向移动形态；Carr等[2]提出海底管道轴向移动的3个条件：立管连接端的张力、管道长度方向上海床的倾斜度、管道开启/关闭过程中的温度效应，进而提出管道轴向移动速率的解析方程；David等[3]研究了管土作用对管道轴向移动和侧向屈曲的影响；……