跨逆断层碳纤维加固海底管道抗错动性能研究

来源：振动与冲击杂志2025年第13期北京时间：

作者：余杨,，周志远,，黄明哲，李振眠lizhenmian,,,徐启龙,，余建星,

单位：1.天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津300350；2.天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室，天津300350；3.海洋石油工程股份有限公司，天津300451;4.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116081

摘要：我国海洋油气区块位于环太平洋地震断裂带，长输管道常不可避免地穿越地震断层活跃区。本文以跨逆断层海底管道作为研究对象，首先建立考虑几何、材料和接触非线性的屈曲失效分析模型，通过文献断层试验和数值模拟结果对比证明了非线性有限元模型的正确性。提出了跨断层管段的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic，CFRP)包层加固方法，模拟逆断层作用下加固前后海底管道屈曲失效过程，量化分析了碳纤维包裹长度、包裹层数、包裹角度对海底管道抵抗错动性能的影响。结果表明：逆断层作用下海底管道将出现拉伸失效、屈曲失效和横截面过度变形等失效模式。在断层破裂面附近区域包裹碳纤维增强复合材料能够明显增强海底管道抵抗错动性能；包裹角度为±60°，包裹长度为1.4m，包裹层数为4层的CFRP包层效果较佳。<br>

关键词：海底管道；逆断层；非线性有限元；屈曲失效；碳纤维增强复合材料