隨著海上油氣田開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,海底管線的應(yīng)用越來越廣泛,隨之而來的海底管線在溫度應(yīng)力下的屈曲劇變問題也逐漸突顯。管線的屈曲劇變是指管線在內(nèi)外溫差和壓差作用下,內(nèi)部產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力,由于地基土的約束作用,管線無法自由變形釋放應(yīng)力,應(yīng)力不斷累積,當(dāng)其值超過地基土對管線的約束力時,管線將發(fā)生豎直向或水平向的突然彎曲大變形,最終喪失使用功能,因此地基土對管線的約束力是管線屈曲劇變研究中的重要內(nèi)容。本文結(jié)合這一課題開展了以下研究工作。1.系統(tǒng)地進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研和整理工作,全面總結(jié)了國內(nèi)外在這一方面的研究成果;2.進(jìn)行了室內(nèi)模型實驗研究,分別選取了砂土和粘土作為實驗用土并采用30mm、50mm和80mm管徑的不銹鋼管模擬管線,設(shè)計管線的埋置率（H/D）分別為1-9,共進(jìn)行了161組實驗,系統(tǒng)整理和分析了實驗結(jié)果;3.以實驗數(shù)據(jù)為依據(jù),推導(dǎo)了當(dāng)海底埋設(shè)管線發(fā)生豎直向上運動,土體最大抗力的計算公式并建立起描述土體抗力發(fā)揮過程的非線性彈簧模型;4.對管土相互作用進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬,采用PLAXIS有限元軟件對模型實驗過程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析管線在豎直向上運動時土體的破壞模式和土抗力峰值與管徑和埋深... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

砂土模型試驗槽示意圖和現(xiàn)場裝置照片

圖 2-1 砂土模型試驗槽示意圖和現(xiàn)場裝置照片分別選取直徑為30mm、50mm、80mm的不銹鋼管模擬管線，管長1200mm，兩端封堵，各伸出模型槽外100mm以消除管線運動時管端對土體的擾動，如圖2-2所示，相關(guān)參數(shù)見表2-1。在砂土中管線的埋置率（H/D）分別為1～9，采用挖溝回填的方式鋪設(shè)管線（見圖2-3）。在粘土中埋置率分別取1～8，采用分層填筑的方式。圖 2-2 不銹鋼管線表 2-1 管線相關(guān)參數(shù)D(mm) d(mm) E(kPa) W(kg) l(m) w(kN/m)30 27 2.06E+08 2.6 1.20 0.02250 46 2.06E+08 6.1 1.20 0.05180 75 2.06E+08 12.3 1.20 0.103薄塑料擋板

圖 2-3 砂土實驗管線埋設(shè)示意圖為了滿足實驗過程中對于管線位移運動的觀察和方便實驗數(shù)據(jù)的采集要求，本實驗的動力施加裝置采用了電動機(jī)和減速儀（見圖2-4a）結(jié)合使用的方式。通過控制儀（見圖2-4b）有效地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速率，以滿足實驗要求各種轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整電動機(jī)運轉(zhuǎn)速率，此裝置可以有效的減緩管線運動速率。在砂土實驗中，電動機(jī)的運轉(zhuǎn)速率控制為0.15mm/s，粘土實驗中電機(jī)的速率控制在0.06mm/s。實驗中的動力傳遞裝置由定滑輪和鋼絲繩組成，將定滑輪焊接在鋼架上面，起到調(diào)節(jié)鋼絲繩受力方向和固定鋼絲繩的作用。選用的定滑輪額定拉力為1500kg的等級，鋼絲繩選用直徑為3mm、額定拉力為1000kg規(guī)格，均滿足實驗的要求（見圖2-5）。a.電動機(jī)與減速儀現(xiàn)場照片 b.控制儀現(xiàn)場照片圖 2-4 動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)照片回填細(xì)砂管線o35填土面HD開挖面壓實細(xì)砂

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2916214