波流作用时海底悬跨管道水动力试验研究

利用造波机研究了波浪作用下海底悬空管道在恒定水流中的动力反应。试验中考虑了水流速度、悬空段长度、波浪高度、水深、管内是否有水等因素,得到海底悬跨管道的动力响应特性。试验结果表明:控制悬空段长度是控制海底悬跨管道动力反应的决定因素;悬跨管道上各测点的最大应变随着水深的增加而减小;管道的动力响应随着波浪高度的增大而减小;管道在管内无水时的动力反应要大于管内有水时的情况。海底悬跨管道在波流作用下的反应与受地震作用下的反应也存在差别。更多还原     

海底悬跨管道在波流和地震联合作用时的模型试验研究

利用波浪-水流-地震联合模拟试验系统,研究了在波浪、水流和谐波地震荷载单独作用或联合作用时海底悬跨管道的动态响应特征。通过试验采集的加速度和动水压力数据分析了管道的悬跨长度、管内状态、外界荷载组合对于管道基频以及动力响应的影响规律。结果表明:随着悬跨长度的增加,管道自振频率减小且管道的动力响应显著增大;水流流速、波浪高度和周期在一定范围的增大会引起管道动力响应增大;三种荷载联合作用于管道时的动力响应大于荷载单独作用,且地震荷载起主要作用,波浪、水流荷载起次要作用。     

地震对海底悬跨管道动水力作用的实验研究

利用水下地震模拟系统,开展了刚性管道在地震作用下的水下模型实验,量测了管道周围流场的变化和管道表面的动水压力.基于Morison方程建立了地震作用下海底悬跨管道的动水作用力模型,按最小二乘原理得出管道的拖曳力系数C_D和惯性力系数C_(M°)通过对实测数据分析得出,雷诺数Re数和K_c数是影响管道受力的两个主要因素.分别对C_D和C_M随Re和K_c的变化趋势进行了拟合,得到C_D和C_M的定量表达公式.本次试验工况下,水深和悬跨高度对管道的受力影响不明显.     

近断层地震作用下悬跨海底管线响应分析

随着近几年近断层地震的频发,人们发现近断层地震在某些情况下更易引起严重的结构破坏。为了研究近断层地震中不同脉冲效应对悬跨海底管线的影响,选取了近断层的向前方向性效应和滑冲效应及远断层效应作为地震动输入,通过大型结构分析软件Ansys对不同悬跨海底管线进行非线性响应分析,比较了同一震级下不同悬跨长度管线的响应。结果表明,随着悬跨长度的增加,体系周期的增大,近断层效应对结构的影响更加显著,因此在管线抗震结构设计中应加以重视。     

孤立波作用下海底管道允许悬跨长度简化计算

分析海底管道稳定性时,需要重点考虑管道发生悬空的情况。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。基于孤立波理论,考虑浅水区波浪的特点,给出浅水区管道悬空段所受的动水作用力。针对常见的悬空形式,从管道最大静弯曲应力不超过材料许用应力的角度出发,推导出浅水区管道允许悬空长度的计算式。最后结合渤海湾某油田海底管道工程,计算出该海区管道的允许悬跨长度,认为该海区有部分管道已超过计算的允许悬跨长度,应进行加固处理。     

穿越河流管道悬跨安全长度判定

采用大开挖直埋方式穿越河流的输油气管道易产生与河床面不发生直接接触的悬空段。为确定管道悬跨安全长度判定条件,对悬跨管道产生损毁的原因进行阐述,并分别从振动、疲劳和屈服破坏等方面对悬跨管道的损毁机理进行分析,借助分析工具对悬跨管道进行绕流、振动、静力和疲劳分析。根据分析成果,提出了穿越河流管道悬跨安全长度的判定条件悬跨段不发生振动破坏、不发生疲劳破坏且不发生屈服破坏。最后,辅以实例进行计算,以供管道建设及防护参考。     

穿越河流管道悬跨安全长度判定简

 采用大开挖直埋方式穿越河流的输油气管道易产生与河床面不发生直接接触的悬空段。为确定管道悬跨安全长度判定条件,对悬跨管道产生损毁的原因进行阐述,并分别从振动、疲劳和屈服破坏等方面对悬跨管道的损毁机理进行分析,借助分析工具对悬跨管道进行绕流、振动、静力和疲劳分析。根据分析成果,提出了穿越河流管道悬跨安全长度的判定条件悬跨段不发生振动破坏、不发生疲劳破坏且不发生屈服破坏。最后,辅以实例进行计算,以供管道建设及防护参考。     

多跨连续梁桥地震行波效应分析

地震动输入一直是工程抗震研究所关注的焦点。多跨连续梁桥纵向延伸较长,进行地震反应分析时应考虑有限波速所引起的行波效应。以某座12跨预应力混凝土连续梁桥为例,推导了结构的运动方程,采用有限元结构分析软件ANSYS建立了该桥的动力分析模型,进行了动力特性分析和时程分析。通过输入不同波速的地震波,计算行波激励下桥梁的地震反应,并和一致激励下的结果进行对比,分析行波效应对桥梁地震反应的影响。结果表明:随着波速的增大,桥梁的地震反应先减小后增大。     

三峡溢流坝段动力模型试验研究

利用大型三向六自由度地震模拟振动台，对我国三峡工程溢流坝段进行了动力模型试验，试验真实模拟了复杂的大坝结构及坝体与库水的动力相互作用。在全面分析了大坝的动力特性其在多类地震输入下的地震反应后，对大坝的抗震安全性作出评估，得出了一些可作为设计今年依据的有益结论。     

基于全耦合时域模型的Ｊ型铺管管道内力敏感性分析

通过建立船体－托管架－管道的全耦合动力定位模型,在海洋环境荷载作用下,开展Ｊ型铺管 动力全耦合时域反应分析,对影响海底管道Ｊ型铺设的因素,包括管道初始铺设角度、管道尺寸、水深以 及环境荷载等进行了探讨。结果表明:初始倾角和荷载方向是对管道受力影响最大的两个因素,在管道 铺设过程中要尽量避免逆向及横向铺管;管道湿重越大,等效应力越大;波浪荷载对管道影响很小,基本 可以忽略。     

海底管道与海床相互作用研究综述

随着海上油气田的快速发展,目前我国已建海底管道超过6 000 km。近年来,管道事故时有发生,管道工程的安全性和管道的稳定性问题得到越来越多研究学者的重视。鉴于海底管道与海床的相互作用是研究管道稳定性问题的关键,阐述了海底管道在波浪作用下与海床间相互作用的试验研究现状,包括机械加载式试验、水槽模型试验、离心模型试验等;以及理论研究现状,包括解析方法和数值方法等。最后对波浪作用下海底管道和海床相互作用尚待研究的问题进行了展望,研究分析认为正确建立管道与海床本构模型等问题是未来研究海底管道稳定性的重要方向。     

饱和砂土地基中地下管线的振动台试验数值模拟分析

本文采用有效应力有限元方法对饱和砂土地基中的地下管线振动台模型试验进行了数值模拟，该方法以广义Biot固结原理为基础，采用了双曲线的应力应变关系和Seed提出的孔压模型，通过将预测的超孔隙水压力、排水措施的抗上浮效果与试验结果进行比较，结果表明，有效应力分析方法可以较好地模拟管线周围地基中超孔隙水压力增长和消散过程、评价管线的抗上浮能力，采用排水措施可提高管线的抗上浮安全系数。     

基于应变传递率的管道结构损伤识别研究

为了研究海底管道损伤识别的分布式监测方法,在标量传递率概念的基础上提出了应变传递率概念和相应的损伤识别方法来对海底管道进行损伤识别,并通过有限元模型模拟对该方法进行了验证。对管道模型的不同损伤程度进行了分析,对比发现该方法相比加速度传递率和理论传递率对损伤程度更加灵敏。对不同边界条件进行分析,发现该方法对损伤位置的识别不受边界条件的影响。对参考单元的选取进行了验证分析,验证了参考单元应选择远离反弯点的非损伤位置。     

非均匀地震输入下的拱坝动力反应

通过对二滩等拱坝的动力反应分析,探讨了影响坝肩地震加速度分布的主要因素和坝肩地震加速度的分布规律,研究了坝肩地震动力放大作用、地震行波效应及坝肩地震自由场运动对拱坝动力反应的影响。     

超大型地下洞室群的随机地震响应分析

地下结构的地震响应分析由于结构-围岩的动力相互作用及地震动输入的不确定性而十分复杂，尤其是对空间尺度很大的大型水电站的超大型地下厂房洞室群，地震动输入的空间变化特性将对结构的地震动响应产生重要的影响。本文首先通过阻尼影响-抽取法求出地下结构无限围岩介质的动阻抗，在此基础上通过考虑地震动输入空间变化的随机过程模型，采用随机分析方法研究了地震动输入机制对地下洞室群动力响应的影响。结果表明，地震波的行波效应、空间相干性损失及散射效应是影响地下结构动力响应的关键因素。考虑地震波的行波效应和空间相干性损失可以使地下结构的地震响应降低，但是地震波的散射效应可以增大地下结构的地震响应，结构的动力响应分析必须综合考虑这几项影响。     

基于离散元的节理岩体水工隧洞地震动力特性分析

基于非连续介质理论,借助离散元软件UDEC,建立了大跨度、高边墙的缓倾角层状节理岩体水工隧洞力学分析模型,研究了地震力作用下,隧洞围岩不同部位的波速特性、位移分布、应力分布、塑性区分布等力学特性及围岩稳定性问题,获得了大型地下隧洞不同部位围岩在地震中的响应规律。在垂直方向正弦剪切地震波的作用下,各监测点竖向动力特性明显比水平方向大;地震波作用初期,边墙产生的位移值大于顶拱,随时间的推移,底板围岩变形受地震作用较大;洞室各监测点应力值相对地震波作用前均有较小程度的增大;震后隧洞边墙及底板岩体是塑性区范围扩大较明显的部位。研究结果可为同类大型地下工程的设计和施工及进一步分析地震作用下围岩的变形破坏过程提供参考。     

阻尼矩阵建模方式对高土坝地震反应计算的影响

为研究阻尼矩阵对地震反应的影响,通过理论分析讨论高土石坝地震反应中常用阻尼模型的特点和适用范围。建立有限元模型,基于不同阻尼矩阵建模方式计算高土坝在不同地震波激励下的地震反应,并和频域内计算结果进行比较分析。结果表明：以坝体基频构建的阻尼模型,将低估坝体加速度反应,而且随着坝高增加,误差明显增大,对位移反应影响较小;综合考虑地震波频谱特性构建阻尼矩阵进行地震反应分析计算可能会达到更好的计算精度。