【摘要】：深水鋼懸鏈?zhǔn)搅⒐艿匿佋O(shè)方法主要有兩種:J型鋪設(shè)和S型鋪設(shè)。其中S型鋪設(shè)由于其能夠較為有效的保證焊縫質(zhì)量且鋪管速度較快而受到青睞,逐漸的由淺水海域向深海發(fā)展。本文利用廣泛應(yīng)用于海洋管線的強(qiáng)度、疲勞以及相關(guān)的安裝鋪設(shè)等方面計(jì)算的有限元軟件OrcaFlex進(jìn)行深水鋼懸鏈?zhǔn)搅⒐艿腟型鋪設(shè)分析。主要的研究內(nèi)容及成果概括如下: (1)介紹了鋼懸鏈?zhǔn)搅⒐艿闹饕佋O(shè)方法,總結(jié)了近幾年國內(nèi)外深水立管鋪設(shè)的主要工程實(shí)例中所采用的鋪設(shè)方法以及鋪設(shè)水深等。 (2)在不同條件下對立管的S型鋪設(shè)狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算,討論對比了托管架參數(shù)、鋪設(shè)水深以及立管內(nèi)部介質(zhì)不同時(shí)立管受力狀態(tài)所表現(xiàn)出來的差異,特別是荷載較為復(fù)雜的上弓段。立管上弓段是立管與托管架之間的多點(diǎn)連續(xù)支撐,局部的應(yīng)力/應(yīng)變將會發(fā)生突變,本文通過計(jì)算分析詳細(xì)討論了立管與托輥相互作用的特點(diǎn)以及控制方法。 (3)本文詳細(xì)討論了立管內(nèi)部介質(zhì)所帶來的影響。根據(jù)DNV以及API相關(guān)規(guī)范從理論上分析了內(nèi)部介質(zhì)影響的實(shí)質(zhì),并通過軟件分析了立管內(nèi)部介質(zhì)分別為空氣和海水時(shí)立管受力狀態(tài)以及所需張緊力的不同。綜合二者的優(yōu)劣性,本文提出了部分充水的鋪設(shè)方法并進(jìn)行了分析。 (4)經(jīng)過分析,本文得到的主要結(jié)論有: a、水深越大,則托輥的反作用力即立管與托管架的相互作用力越大; b、當(dāng)立管入水角較小時(shí),應(yīng)盡量控制張緊力,使得立管與托管架的分離點(diǎn)高于托管架末端,以避免發(fā)生應(yīng)變/應(yīng)力上的較大突變; c、在進(jìn)行安裝鋪設(shè)分析時(shí),若托管架已不適用需要調(diào)整時(shí),應(yīng)該優(yōu)先考慮增大托管架的長度而非減小入水角; d、立管與托輥的相互作用一般在第一個(gè)托輥以及分離點(diǎn)附近的托輥處作用力最大,而在中間區(qū)段的荷載相對較小; e、采用部分充水的方法對立管進(jìn)行鋪設(shè)安裝,不僅能夠有效的降低立管壁厚的要求,節(jié)約成本,還能在一定程度上降低對設(shè)備的要求,同時(shí),也使得托管架具有更廣泛的適用性(更大的適用水深等)。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于:(i)、利用彈簧模擬托管架與立管的相互作用,立管表現(xiàn)出多點(diǎn)支撐的受力特點(diǎn),與實(shí)際狀況相符;(ii)比較了立管內(nèi)部介質(zhì)分別為空氣和海水時(shí)在規(guī)范理論以及實(shí)際的受力特點(diǎn)上所表現(xiàn)出來的差異;(iii)總結(jié)內(nèi)部介質(zhì)分別為空氣和海水時(shí)二者的優(yōu)缺點(diǎn),提出了部分充水的鋪設(shè)方法,并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算分析。
【圖文】：

3(d)底拖法圖 1.1 拖曳式鋪管法在各種鋪管方法中，鋪管船法是最常用的鋪管方法之一。J 型鋪設(shè)法、卷筒鋪設(shè)法和 S 型鋪設(shè)法均可認(rèn)為是鋪管船法。其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在流水線作業(yè)效率高、管子變形及強(qiáng)度控制較好、適應(yīng)較淺水域、能棄管避風(fēng)。直至 1998 年，我國近海用鋪管船法鋪設(shè)的海底管道約占鋪管數(shù)量的 97%以上[5]。鋪管船法鋪設(shè)海底管道較其它方法具有抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、廣泛的實(shí)用性、機(jī)動靈活好作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它是以鋪管船作為中心和其它輔助船如：拋錨船、運(yùn)管駁船、潛水作業(yè)船、供應(yīng)船、調(diào)查船等組成施工船隊(duì)。鋪管船上裝備各種鋪管專用設(shè)備，例如：張緊器、管道收\放絞車、管段傳送裝置，對中裝置、支撐滾輪、舷吊、托管架和定位設(shè)備等，在船甲板上設(shè)有一條鋪管流水作業(yè)線，在作業(yè)

線上完成管段對中、焊接、無損檢測、陽極安裝、節(jié)點(diǎn)防腐涂層等工序，，每接好一根管段，利用錨絞車向前移船（對于動力定位的鋪管船，向前航行一管段長度）下放管道[6]。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P756.2

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本文編號：2621900