海洋输液立管的联合设计标准与动力特性研究.pdf

曲刚度对立管动力特性的影响，用单一扰动法求解方程，得出如下 结论：内部流体流动产生的动作用可以抵消顶端张力的作用，但顶 端张力较大时，内流的作用效应是不明显的。对顶端张力较小的情 况，由于单一扰动法不再有效，此时的内流影响有待研究。Chen[19】 则研究了内流对自振频率和振型的影响，如果立管的顶端张力较 小，当内流足够大时可以显著降低立管的自振频率；而顶端张力较 大时，管内流体产生的影响则较小。 国内有关输液管道研究起步较晚，因此相关的文献也不是太 多。诸葛起等[201研究了输液管道的动态特性问题。江建祥、黄幼 铃[21】研究了输液管道的固有频率，通过建立两端弹性支承的输液 管道模型，导出了该模型管道随内部流体流速变化的固有振动特性 方程，并对比上游铰支加扭簧支撑，下游铰支的模型进行了计算和 实验，计算结果和实验数据吻合较好。结果表明，输液管道的各阶 固有频率随内部定常流的流速增加而降低。张光伟、谢壮宁等[223 研究了圆管在内外流激发下的动力特性，建立了具有弹性支承的圆 管在内外流体作用下的力学模型，推导出了内部流与静止外部流共 同作用下圆管的耦联振动方程，并采用振型迭加法分析圆管动力特 性问题。对内部流与静止外部流情况下圆管固有频率进行了计算、 测量，同时对内外流同时激发下圆管的固有频率进行了测量，得到 了若干对工程实际有用的结论。最后指出，在内部流和静止外部流 情况下，圆管的固有频率随内部流速的增加而降低，圆管在内外流 的同时激励下，圆管升力和拖曳力方向上的固有频率随外部流速增 加而增大。近期，郭海燕等[23]则研究了一端固定、一端简支的 输液管道在地震力下的反应，文中按照管道分别承受两个端点的地 震输入，同时考虑管内流体流动的作用，推导出了横向振动微分方 程，作了固有频率计算和稳定性分析，并用Newmark方法进行了 动力响应计算，也得到了输液管道横向振动的固有频率随管内流体 速度的增加而降低的结论，同时指出，当管内流体速度不大时，流 速对管道的动力反应影响较小，此时可将输液管作为充满液体的管 道，以简化其动力计算。 可知，幽内外研究内流的影响大多集中在陆上管道，而内流对海洋 立管的动力特性影响的研究也只是近十几年才得到重视，且大多集 中在在深海柔性立管[26—28】。本文将针对浅海固定式平台上的刚 性输液立管，一方面结合联合概率法研究其联合设计标准，另一方 面，则研究内部流体速度和管项张力等因素对立管动力特性的影 响。 青岛海洋人学坝I‘论义 第一二幸海洋环境要素统计分析 第二章海洋环境要素统计分析 我们都知道，海洋工程结构一般是定点使用的(site．specific)， 因此它的作业效率、安全性能与该工程结构在局部海域的环境条件 是密切相关的。我们要研究的对象一连接海底资源的立管，是平台 设计中的一个薄弱易损的环节，如何准确地统计分析环境要素，作 为设计立管的标准，是一个非常重要的阶段。只有合理地提供准确 可靠的统计量，才能在保证立管的安全下，降低其成本。在海洋资 源开发过程中，由于设计因素不当(过低)而使全部工程损毁的实 例是屡见不鲜的；反之，若设计太保守，则会造成丁：程前期投资过 高，使得一些边际油rFi无法开发利用。因此，海洋要素的统计分析 是个非常有价值的问题。 本章将对海洋数据常用的统计分布形式如冈贝尔分布、威布尔 分布及对数正态分布作一介绍，同时对其进行参数估计和分布统计 检验，以确定最合理的分布形式。 §2．1常用海洋数据概率分布形式 一 distribution) 冈贝尔分布(Gumbel I型极 值分布用到水文分析中，故称之为冈贝尔分布。它对水文气象分析 有较大的实用性，美国和日本的海港规范都先后采用该分布推算重 现期波高，我国港口工程技术规范中规定，潮位频率分布曲线采用 冈贝尔分布。只要随机变量的原始分布属于指数分布族(如正态分 布)，其极值分布就趋于冈贝尔分布。 l、冈贝尔分布函数 (2-1) F(x)=P(X。。。x)2exp{一exp[一A(x—B)】) 其中：A，B为待定参数，B为极值分布的众值。而x。。。超过某值x 的概率，