基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算

来源：计算力学学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：付长静,王锦国,赵天龙

单位：重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室, 重庆 400074,南京水利科学研究院 水利部水库大坝安全重点实验室, 南京 210029,南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 南京 210029,河海大学 地球科学与工程学院, 南京 210098,河海大学 地球科学与工程学院, 南京 210098,重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室, 重庆 400074,南京水利科学研究院 水利部水库大坝安全重点实验室, 南京 210029

摘要：海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。

关键词：浅水波浪理论,弯矩修正法,海底管道,悬跨长度,

基金资助：国家自然科学基金(52109149;52279095);重庆市自然科学基金面上项目(cstc2021jcyj-msxmX0155);水利部水库大坝安全重点实验室开放基金(YK321003);港口航道泥沙工程交通行业重点实验室开放基金(Yk220001-6)资助.