海底管线屈曲剧变特性研究

当海底管线内外温差和压差较大时，由于受到地基土的约束作用，管线无法自由变形而产生附加应力，使管线发生竖向或水平向的弯曲剧变。较大的屈曲变形可导致管线中弯曲应力接近或达到材料的屈服强度；或使管线暴露于海水中受到渔业活动的影响；还可能导致管线配重层、保温层结构遭到破坏，影响正常使用，因此温差和压差作用下管线屈曲变形问题的研究有重要的理论意义和应用价值。本项目从研究地基土体强度特性入手，重点分析管土相互作用机制，特别是管线发生屈曲变形时地基土约束力的发挥过程；考虑管线入口温度与出口温度不同，采用有限元分析方法计算管线中的温度场；探讨采用数值方法描述管线在制造和铺设过程中具有的初始缺陷；分析考虑初始缺陷的管线发生竖向和水平向屈曲剧变的机理及屈曲模式；以此为基础对具有初始缺陷管线的屈曲特性进行研究；并根据研究成果从操作温度、地基土特性、管线埋深、初始缺陷形状几方面提出控制管线发生屈曲剧变的工程对策。