海底管道边界条件类型及其对走管行为的影响

张春会; 赵文豪; 田英辉; 王乐; 岳宏亮; 佘虹宇; 宋明洁

河北科技大学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (02) : 198 -206.

张春会, 赵文豪, 田英辉, 王乐, 岳宏亮, 佘虹宇, 宋明洁

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摘要

针对深海海底管道两端通常与井口、悬链线立管、器管收集器等相连，管道端部边界条件复杂的情况，为了探究不同的管道边界条件对走管行为的影响，将海底管道端部边界条件简化为3种类型，即类型Ⅰ两端水平力、类型Ⅱ一端水平力一端倾斜力和类型Ⅲ一端弹性边界一端水平力，建立不同边界条件下海底管道走管数值模型，对比分析不同类型边界条件下海底管道走管行为。结果表明：类型Ⅱ边界条件与类型Ⅰ相比，随着管道端部拉力倾角增加，管道轴向拉力减小，走管量也减小，管道拉力倾角从0°增至60°,最大轴向拉力减小6.73%,走管率减小50%,这意味着悬链线立管形态改变，使得作用于海底管道的拉力方向改变，相应的海底管道走管量也随之改变；类型Ⅲ与类型Ⅰ边界条件相比，类型Ⅰ边界条件下海底管道走管率为恒值，随着升降温循环次数的增加，海底管道走管量近似线性增长；类型Ⅲ边界条件下海底管道走管率受器管收集器弹性刚度影响，弹性刚度越大，第1次升降温循环走管率越大；随着升降温循环次数增加，管道走管率快速衰减，直至为0,类型Ⅲ边界条件下多次升降温循环最终走管量通常小于类型Ⅰ。3类边界条件下海底管道走管行为差异很大，可为实际工程中分析海底管道端部边界条件类型、选定合适的边界条件提供参考。