竖向外载作用下夹层海底管道凹陷行为研究

管锋，邓一波，张良振，万锋，刘先明，刘少胡

1.长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023 2.中国石化石油机械股份有限公司，湖北 武汉 430205

随着石油工业向深水领域发展，海洋油气资源安全输送对海底管道的结构承载能力和保温性能提出了更高的要求。近年来，出于经济性、安装和结构抗力等方面的考虑，填充聚合物或水泥基芯的夹层管被提出并用于深水环境[1]。

外压承载能力、弯曲特性、整体屈曲、管道连接方法和凹陷行为等是深水管道设计和安全评价中需要考虑的关键因素。针对夹层管，FU等[2]采用数值模拟方法对填充水泥基复合材料夹层管在外压作用下的屈曲和安装过程中的弯曲性能进行了研究，发现增加初始凹陷会降低夹层管的压溃压力，层间粘结性能和核心层厚度是影响管道结构行为的重要因素；HE等[3]对填充实体聚丙烯夹层管的后屈曲响应研究表明，增大内外管厚径比能提升夹层管的压溃压力，并且其影响程度还取决于其他结构参数和层间粘结条件；GONG等[4]发现良好的层间粘结性能能显著提高夹层管的屈曲传播压力和能量耗散能力；CHENG等[5]通过试验研究了夹层管的真实层间粘结特性，研究表明，夹层管的层间粘结能力较弱，与数值模拟中的层间无粘结情形接近，增大层间摩擦系数有利于提升管道的极限弯曲强度；CASTIHO和PASQUALINO[6]通过试验和数值模拟验证了机械损伤将导致夹层管抗压强度降低；ZHAO等[7]针对夹层管的热屈曲问题，利用变刚度梁扰度曲线Green函数法，求解建立了夹层管隆起屈曲临界轴向力计算公式；……