单层和双层足尺度海底管道抗冲击性能分析

谢丽媛, 邵永波, 高旭东

( 西南石油大学 机电工程学院，成都 610500 )

海底管道主要用于海洋中的油气输运，在服役过程中受海浪冲刷而容易产生悬空状态。暴露在海水中的海底管道可能受到重物产生的冲击荷载，如船舶抛锚过程中锚对管道的冲击。冲击载荷会造成管道的弯曲和局部凹陷，严重时会造成管道的破坏。

海底管道是一种钢管构件，目前国内外对钢管抗冲击性能已经做了相关研究。在理论研究方面，Soares等[1]对圆钢管的抗冲击性能进行了研究，提出一种适用于冲击作用下钢管构件的刚塑性分析公式。Jones等[2]提出了一种对管道变形截面进行理想化处理的方法，对圆钢管进行了系统的抗冲击性能分析。Zeinoddini等[3-5]对横向冲击作用下的钢管的抗冲击性能进行了大量的实验研究。目前国内外很多学者使用数值模拟方法对横向冲击作用下的管道抗冲击性能进行研究。杨秀娟等[6-7]采用非线性动态有限元法模拟了海底管道受坠物撞击的过程，求解出了海底管道受坠物撞击时的动力学方程。黄新等[8]发现增大壁厚可以提高抗压强度与承载力。骆吉庆等[9]研究了浅海输气管道坠物碰撞损伤过程中的动力响应规律。杨政龙等[10]研究了深水环境下外界水压对管道碰撞损伤及屈曲失稳的影响，研究表明：落物撞击主要影响管道结构的初始稳定性，同时静水压力会加剧管道的局部凹陷变形。另外，李伟等[11-15]对海底管道抗冲击性能的影响因素进行了研究。……