钢悬链式立管与海床土非线性相互作用研究-港口、海岸及近海工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 未 获 得 （注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 --------------------------------------------------------------------- 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下 事项： 1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。 2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中 国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入 CNKI《中国知识资源总库》， 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 钢悬链式立管与海床土非线性相互作用研究 摘 要 钢悬链式立管（SCR）是一种新型深水立管系统，是浮式平台输入输出的首 选立管系统。钢悬链式立管集海底管线与立管与一身，一端连接海底井口，一端 通过柔性接头连接浮式结构。钢悬链式立管与海床刚接触的区域称为触地点区域， 触地点区域是钢悬链式立管疲劳分析的重点位置。钢悬链式立管与海床相互作用 过程非常复杂，对立管的动力响应和疲劳寿命有较大的影响。研究结果表明疲劳 寿命的评估与选用的海床土的刚度有关。因此为了能够准确的评估立管触地点处 的疲劳寿命，需要采用合理的海床模型。 在本文中，选用根据之前的实验结果和数值模拟得到的非线性 p-y 曲线来模 拟钢悬链式立管与海床土的相互作用。p-y 曲线中 p 代表海床土的支撑力而 y 代 表立管贯入海床土的深度。本文改编基于大挠度柔性梁理论的锚线和立管的动力 分析程序 CABLE 3D，从而使该程序对立管与海床土相互作用的模拟是遵循本 文采用的 p-y 曲线。 随后利用改编后的程序分别研究了不同海床土强度和不同垂荡幅值情况下 立管的动态响应及疲劳。结果表明，在非线性管土相互作用分析过程中，触地点 区域的节点会经历不同的管土相互作用过程。随着上部结构的运动幅值增加与海 床土的强度的增大，立管的最大贯入深度也会相应的增加和减小。立管最大弯矩 值和最大应力值主要受到上部结构运动幅值的影响，随着上部结构的运动幅值增 大，立管的最大弯矩、应力值也会随之增大。随着海床土强度的增大和上部结构 运动幅值的增大，在触底点区域的弯矩变化幅度也相应增大，从而影响了疲劳损 伤率，即随着海床土强度和上部结构运动幅值的增大，立管在触底点区域最大年 疲劳损伤率也会明显增大。 关键词：管土相互作用；SCR；非线性海床；疲劳 Study on nonlinear interaction between SCR and seabed Abstract Steel Catenary Risers (SCRs) are a preferred solution for deepwater wet-tree production, water/gas injection and oil/gas export, with one end connected with platforms via flexible joints and the other end connected with wells, The touchdown zone, at which the SCR contacts the seabed, proves to be a critical location for fatigue damage of the SCR. The interaction between the SCR and the Seabed is extremely complicated, and it has great impacts on the dynamic response and the fatigue life of the riser. And studies show the fatigue damage is sensitive to