船舶抛锚对浅水区埋置管道的损伤分析

冯雅萍，李英，吴子昂

(天津大学 建筑工程学院水利工程仿真与国家安全重点实验室，天津 300350)



船舶抛锚对浅水区埋置管道的损伤分析

冯雅萍，李英，吴子昂

(天津大学 建筑工程学院水利工程仿真与国家安全重点实验室，天津 300350)

针对浅水区海底埋置管道受船锚冲击后的安全性问题，提出重力式抛锚作业船锚下落速度的计算方法，应用ABAQUS有限元软件建立数值模型，采用CEL方法模拟船舶抛锚撞击埋置管道的动态过程，分析抛锚水深、船锚入泥角度以及管道埋置深度对管道受船锚撞击的损伤影响。结果表明，给定型号的船锚抛锚水深小于船锚达到平衡速度的水深时，海底管道受船锚撞击的损伤程度随抛锚水深增加而增大；船锚入泥角度超过15°后，抛锚撞击管道的损伤程度随入泥角度增大而减小；海底管道受船锚撞击的凹陷深度随管道埋置深度增加成反比关系。

埋置管道；CEL；抛锚撞击；凹陷深度

海底管道受船舶抛锚损伤的分析方法主要分为基于能量法的公式[1-5]和有限元模拟[6-10]，其原理均为船锚接触管道时的动能与管道变形之间的能量转换。船锚贯入土体的过程中发生船锚土体之间的非线性接触、能量转换等，是一个复杂的非线性过程，其本质问题为土体的非线性大变形。耦合欧拉—拉格朗日(CEL)算法[11]可以效地解决由大变形引起的网格畸变和计算结果不收敛的问题，在土体大变形的数值模拟中得到广泛应用[12-15]，成为分析埋置管道受船锚撞击损伤的有效方法。……