非对称局部壁厚减薄海底管道的屈曲分析

武 行，赵海盛，李 昕

(大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024)

海底管道常年处于深海复杂环境中，会承受较高的外部压力。而管道在较高的外部压力作用下容易发生局部坍塌，从而导致屈曲传播甚至整体垮塌，目前国内外针对这一问题已经进行了广泛的研究[1-11]。Timoshenko[12]导出了均布外压下圆环弹性屈曲的解析解。基于Donnell和Sanders的薄壳理论和Von Karman的非线性假设，Salahshour和Fallah[13]研究了外压作用下细长圆柱壳的局部弹性屈曲，并用Ritz方法得到了屈曲载荷和静力平衡曲线。金梦石等[14]去除了以往公式的中面环向应变等于零的假定，进一步研究了无限长圆管在弯矩与外压作用下的非线性弹性稳定性问题。贾旭等[15]根据单层保温管道的结构特点、横截面上作用力的层间传递性和变形协调条件，建立了静水压力作用下海底单层保温管道弹性压溃屈曲分析计算方法。袁林[16]通过理论及有限元的方法进行了轴向拉力和弯矩组合作用及静水压力、轴向拉力和弯曲共同作用下管道的屈曲模式和极限承载力分析。李涛[17]应用试验及数值方法对弯矩和外压联合作用下具有初始椭圆度的管道进行了屈曲稳定性研究，发现弯曲荷载和初始椭圆度长轴之间的夹角是影响管道抗压性能的关键因素。然而，上述的研究工作都是针对完整或具有初始缺陷管道的情况。在管道服役过程中，外部海水及内部原油的腐蚀会使其内部和外部产生腐蚀缺陷，并导致管道壁厚局部变薄[18-20]，影响管道的坍塌能力。……