發(fā)布時(shí)間：2022-01-06 07:15

　　采用傳統(tǒng)的Winkler彈性地基模型,建立水平定向鉆回拖過程中管土耦合模型;根據(jù)最小勢能原理采用變分法導(dǎo)出考慮管土耦合作用時(shí)平面剛架單元的剛度矩陣;按照有限元分析方法確定木楔效應(yīng)的求解步驟;提出木楔效應(yīng)系數(shù)以表征導(dǎo)向孔對管道的夾持作用,并進(jìn)行影響因素分析。結(jié)果表明:當(dāng)外載荷、橢圓扁率增大,地基反力系數(shù)、擴(kuò)徑比減小時(shí)木楔效應(yīng)系數(shù)均增大;當(dāng)外載荷、擴(kuò)徑比增大,地基反力系數(shù)、橢圓扁率減小時(shí)管道位移均增大。兩項(xiàng)穿越工程實(shí)例驗(yàn)證了木楔效應(yīng)對回拖力預(yù)測有顯著影響。 

【文章來源】：中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

物理模型示意圖

圖1 物理模型示意圖采用每個(gè)結(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度的2結(jié)點(diǎn)平面剛架單元進(jìn)行分析,結(jié)點(diǎn)位移包括單元軸線方向及其垂線方向上的線位移、結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角,結(jié)點(diǎn)載荷包括軸力、剪力與彎矩。分析中的單元可區(qū)分為兩類,即與地基不接觸的單元和與地基接觸的單元;對于前者,根據(jù)最小勢能原理采用變分法可得在單元局部坐標(biāo)系(圖2)下的單元?jiǎng)偠染仃嘯K1,e][12],表示為

Κ c = 1+( Q x /Q z ) 2 .?????? ??? (10)根據(jù)wp修正管道彎曲的撓度,可得管道所受外載荷P,進(jìn)而計(jì)算Kc,用于求解管土摩擦力,據(jù)此修正后的管土耦合作用使回拖力預(yù)測更符合實(shí)際工況。對圖1所示兩種管土耦合模型進(jìn)行分析,計(jì)算所需初始參數(shù)包括管道半徑(109.5 mm)、壁厚(12.9 mm)、圓形導(dǎo)向孔半徑(150 mm)或橢圓導(dǎo)向孔長/短半徑(163 mm/150 mm)、外載荷(1 200 N)、地基反力系數(shù)(7.8×106 N/m3)、彈性模量(700 MPa),通過變化單項(xiàng)參數(shù)研究外載荷P、地基反力系數(shù)k、管材彈性模量E、擴(kuò)徑比[8]、橢圓扁率α等因素對Kc、wp的影響規(guī)律。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3572001