论文摘要
随着深海油气开发技术的不断发展，钢悬链线立管（SCR）由其适用深水、成本低、耐高温高压条件和顺应浮体的大漂移运动等特点，成为了海洋工程开发的首选立管型式。海洋环境变化多端，在复杂的海洋环境荷载的作用下，立管会产生复杂的动力响应，尤其是悬挂点与触地点区域，在风、浪、流与平台运动的反复作用下，悬挂点与触地点容易发生应力循环破坏，进而影响安全生产。所以，有必要对影响钢悬链线立管的环境荷载参数进行深入研究，为钢悬链线立管的设计与安全使用提供参考价值。本文首先介绍了钢悬链线立管的结构特点、关键技术以及国内外的研究现状。随后对立管所受的海洋环境荷载和管土的相互作用进行了详细的研究，决定采用ABAQUS有限元软件对钢悬链线立管进行建模分析，管土相互作用模型采用非线性弹簧单元模拟，并通过调节立管环境荷载参数，研究浮体运动、波浪振幅、周期和海流速度等参数对钢悬链线立管动力响应的影响。结果表明，浮体沿立管悬挂点轴线方向的运动对立管的产生的影响最大，尤其是悬挂点和触地点产生的应力变化与弯矩变化很大，容易发生疲劳破坏，应采取必要措施抑制平台沿立管悬挂点轴线的运动；波浪的振幅越大，立管触地点与悬挂点的动力响应越大，当波浪振幅比较小时，海床土体的非线性不影响管土的相互作用，可以用线弹性土体模拟海床，而当波浪振幅比较大时，用线性土模拟的海床计算结果偏大，采用非线性土体模拟结果更真实；随着波浪的周期增大，立管的动力响应变小并趋于稳定，周期越小，立管的响应越大，触地点与悬挂点的应力变化也越大，尤其是悬挂点，对于低周期的波浪运动，应重点关注悬挂点的疲劳状态；随着海流速度的增大，立管触地点向远离悬挂点的方向移动，立管悬垂段长度变大，在稳定的浮体运动作用下，海流速度的增大会使触地点的应力变化幅值减小并趋于稳定，而悬挂点的应力变化幅值则逐渐增大，可能会引起较大的疲劳损伤，应对此采取一定的措施，避免安全事故的发生。
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标签：钢悬链线立管论文; 环境荷载论文; 管土相互作用模型论文;