本文關(guān)鍵詞：管土相互作用條件下海底懸跨管線振動(dòng)特性研究

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【摘要】：海底管線懸跨段是海底管線的重要組成部分,海流作用下懸跨管線的振動(dòng)特性是管線研究的重要內(nèi)容。本文在總結(jié)以往懸跨管線建模及振動(dòng)特性分析等內(nèi)容的基礎(chǔ)上,建立考慮邊界管土相互作用的計(jì)算模型,綜合考慮結(jié)構(gòu)非線性、懸跨長(zhǎng)度、土體特性、海流流速、跨間支撐、橫流向與順流向耦合作用等因素,采用數(shù)值模擬的方法研究了單跨及多跨懸跨段的振動(dòng)特性。 首先,通過(guò)結(jié)構(gòu)建模分析可知,邊界管土接觸長(zhǎng)度取0.6倍的懸跨長(zhǎng)度可以滿足計(jì)算精度及效率要求,能夠合理模擬邊界管土相互作用對(duì)懸跨段的影響。 單跨分析表明,管線的初始變形特性受懸跨長(zhǎng)度及邊界土體影響較大,跨度越大、土體彈性模量及黏聚力越小,影響越明顯,中長(zhǎng)跨時(shí)初始變形相對(duì)于管徑較大,應(yīng)考慮幾何非線性的影響；管線的自振頻率隨著跨度的增大逐漸減小,隨著土體剛度的增大及管線埋深的增加逐漸增大,初始變形對(duì)頻率的影響不可忽略,尤其是長(zhǎng)跨基頻；管線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)呈周期性變化,跨度越大、土體彈塑性力學(xué)參數(shù)越小、海流流速越大,變形及應(yīng)力的改變?cè)矫黠@。 多跨相互作用分析表明,隨著跨間支撐土體長(zhǎng)度的增加,相鄰懸跨相互作用強(qiáng)度逐漸減弱；相鄰跨跨度越接近,相互作用現(xiàn)象越明顯；土體黏聚力越大,相鄰跨約束作用越強(qiáng)。 單跨及多跨分析指出,管線最大變形及最大應(yīng)力發(fā)生部位并不固定,受多種因素的影響,分析中應(yīng)根據(jù)具體情況確定。橫流向與順流向耦合作用分析表明,考慮耦合作用時(shí)管線動(dòng)態(tài)響應(yīng)較只考慮橫流向時(shí)增大,橫截面運(yùn)動(dòng)軌跡受管線懸跨長(zhǎng)度及懸跨段數(shù)目影響,單跨時(shí)呈不規(guī)則的“8”字型,兩跨時(shí)由順流向不斷變窄的“8”字型環(huán)套而成。 根據(jù)具體的環(huán)境條件,在管線設(shè)計(jì)及維護(hù)時(shí)可按照“避免出現(xiàn)長(zhǎng)跨,多跨時(shí)采用長(zhǎng)支撐硬質(zhì)土支座,盡量為短跨,及時(shí)治理消除懸跨”的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)治理。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P756.2

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