S形铺管托管架的结构刚度研究

随着海底管道铺设逐步走向深海,托管架长度和管道质量也随之增加,导致托管架相对刚度变小,在管道压力的作用下,托管架发生整体变形甚至破坏。鉴于此,基于Abaqus软件,建立"海洋石油201"托管架的精细有限元模型,计算了不同铺管工况下托管架的整体结构刚度,探讨了A型支架吊点位置对托管架刚度的影响,并建立了可考虑托管架整体结构刚度的Orcaflex模型。研究结果表明,深水铺管时,托管架承受管道载荷和重力的综合作用而发生变形,其中第1节变形最小,后2节变形较大;改变A型支架吊点位置可调整托管架的整体结构刚度。     

海洋石油201船新旧首节托管架对比

海洋石油201船的首节托管架在长期服役过程中发生变形和损坏，中国海洋石油工程总公司(COOEC)新建首节托管架。新首节托管架结构设计更简单，构造更合理，没有复杂节点，便于加工设计。对实际铺管阶段原首节托管架出现的关键轴节点变形原因进行分析，对新旧首节托管架的结构形式、整体结构强度进行对比。分析结果表明：改造后新托管架的性能得到优化，提升海洋石油201船的整体铺设能力。     

海底管道铺设施工设计分析

在简要分析海底石油管道铺设现状的基础上,综合研究“S”型铺管与“J”型铺管的着底管段与悬跨管段的受力及变形.采用Pasternak双参数模型分析着底管段海底基础与管道的相互作用,用加权残值法求解考虑波浪荷载作用下悬跨管段的高阶非线性微分方程.分别利用“S”型铺管与“J”型铺管时,托管架与管道相互作用条件及着底管段与悬跨管段的连续条件,获得了“S”型与“J”型铺管时管道的变形、内力及强度计算的近似解,并编制了相应的设计软件.算例分析了在不同施工参数与托管架结构参数组合下管道的相当应力沿管长的变化曲线,可为“S”型与“J”型铺管设计提供参考.     

“中油海101”铺管船托管架优化设计

为了解决"中油海101"铺管船无法向50 m以上水深铺设的难题,优化设计出一套能够满足台湾海峡铺设要求的3节托管架。运用OFFPIPE软件进行DN150~DN1050管道铺设分析,得到优化设计后的托管架托辊上载荷大小;再通过有限元软件ANSYS中的水动力AQWA模块获得了铺管船的水动力运动响应结果;最后用有限元软件ABAQUS对托管架整体强度进行校核,校核结果表明,托管架结构强度满足设计要求。经过优化设计后的3节托管架能够满足"中油海101"铺管船DN150~DN1050管100 m水深的铺设要求,提高了原有铺设能力和作业效率。     

不同浪向下管道下水过程中托管架的动力学分析

托管架在管道下水的过程中起着支撑及引导的重要作用。为研究托管架的力学性能,参考某铺管船托管架具体参数,结合工作海域具体海况,通过对管道下水过程的必要简化,基于凝集质量法,将托管架离散成凝集质量模型,运用大型水动力分析软件OrcaFlex建立了不同浪向下托管架的动力学分析模型。运用时域耦合分析得到了不同浪向下管道与托辊之间接触力、各个托辊处的位移、速度等的变化情况,计算结果对具体工程实践有一定的指导意义。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析北大核心CSCD

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

海流及海床摩擦对油气管道提吊及沉放影响分析

基于海洋管道海上提吊、沉放的工程实际,建立了管道提吊沉放的有限元模型,以建立的模型为基础确定了管道提吊沉放的方法和步骤,并对纵向水流、侧向水流及海床摩擦对管道提吊沉放的影响进行了研究。利用有限元分析软件研究了纵向水流、侧向水流及海床摩擦作用下管道提吊及沉放过程中的管道形态及应力分布。研究结果表明:纵向水流对管道提吊及沉放过程中的空间形态及应力分布几乎没有影响;侧向水流会使管道在水平面内产生明显变形,并提高管道的整体应力水平;海床与管道间的摩擦对管道沉放过程中的侧移有一定的阻碍作用,海床越粗糙,管道最终的整体侧移变形越小,沉放完成后管道达到平衡状态时,管道与海床之间的摩擦力随摩擦系数增大而增大。     

海底管道S型铺设的计算机辅助设计

在S型海底管道铺设设计中,通常采用手动建模并调整作业线设置参数的传统设计方法.鉴于该传统方法存在费时、费力、无法用于复杂结构的托管架等局限性,开发出一套海底管道S型铺设辅助设计程序.该程序能够为任何形状的作业线建立精细的托管架模型,并自动计算最佳设置的支撑滚轮坐标.该程序采用有限元方法对海底管道静态S型铺设问题进行求解...     

基于深海铺管船托管架系统调整的软件开发

为了正确调整S型铺设托管架的入水角度与各托辊的支撑位置,在深海铺管船托架系统调整分析的基础上,提出了深海S型铺设托管架调整方法,借助MATLAB软件GUI模块开发了一款通用性软件,着力提高深海作业时托管架系统调整工作的质量与效率。工程算例应用结果表明:该软件可及时提供最新的参数与模拟图像,操作简单、界面友好、交互性强,可根据实际工程需要调整或增加相关计算界面。该软件的成功开发可为托管架的调整工作提供科学依据和工程应用基础。     

基于J形铺管法局部屈曲校核及敏感性分析

针对以自然悬链线模型为基础建立的J形铺管局部屈曲失效评价公式的局限性,引入Winkler地基的建模思想对其进行改进,将整个悬跨段分成2段,在接近TDP点附近的大变形段考虑刚度因素,采用大变形梁理论进行分析,在远离TDP点的悬跨段沿用自然悬链线算法,得出了更准确的失效评价公式。通过MATLAB对比计算,验证了分段模型的合理性。对J形铺管局部屈曲的敏感性参数进行对比分析,得到以下结论:(1)分段模型的弯矩连续,弯矩最大位置靠近海床,水深接近铺设最大深度,静水压力大,是容易发生局部屈曲失稳的部位;(2)当其他输入参数不变时,只改变铺设水深和铺设角度,都可以改变校核系数,随水深增加,管道会承受更高的局部屈曲失稳风险,初始缺陷的存在更会降低管道抵抗局部屈曲的能力;在局部屈曲不发生失稳的条件下,应选择大角度铺管;(3)静水压力是对管道局部屈曲失稳影响最大的因素,J形铺管时应优先选用大直径薄壁管,并选取合适的铺管角度以提高管道的抗屈曲能力。研究结果可为J形铺设的安全评估提供理论依据。     

海洋铺管船托管架技术研究

托管架是浅海管道铺设中的重要辅助设备之一,文章介绍了胜利油田油建公司自行设计制造的托管架的结构组成和性能参数,对托管架进行了有限元模拟计算,设定了6个工况,计算得出了各部分结构的应力情况,对托管架、A字架和侧拉杆结构进行了相应的优化,优化后的结果满足强度要求。通过对各种方案的比较,提出了一些建议。     

海洋管道多点提吊的有限元分析

建立了海洋管道多点提升的有限元模型,考虑了管土作用的非线性和倾斜绳缆对提升的影响,引入了土体吸力的作用,并增加了对绳缆的模拟,运用ANSYS软件对海洋管道多点提吊的各个阶段进行了模拟计算,同时运用实例分析对所建模型进行了验证。分析结果表明,土体吸力对离地点附近管道的弯矩影响较大,对管道变形几乎没有影响;在提吊初期,管道的最大弯矩对土体吸力的大小较为敏感,最大弯矩随土体吸力的增大而增大,随着提吊高度的增加,土体吸力对最大弯矩的影响逐渐消失。     

海底管道对接过程数值模拟力学分析

在分析海底管道对接施工过程的基础上,构建了管道对接过程模型与管道力学模型,采用Abaqus软件对API-5L标准的355.6 mm(14 in)管道建立了海洋管道多点牵引的提吊与沉放力学数值模型,分析管道对接过程的力学特性。分析结果表明,管道提吊过程中,Y轴方向上的线应变在前期提吊过程中逐渐增大,后期在铺管船移动的情况下逐渐减小,Z轴方向上的线应变在提吊高度不断增加的情况下逐渐增大,管道的两舷吊点间管段弯矩呈往复波动变化规律;管道沉放过程中,Y轴方向上的线应变随下放距离和侧移距离的改变而增大,最终维持一个固定的应变量,Z轴方向上的线应变随下放距离和侧移距离改变而起伏波动。     

深水管道铺设中托管架精细建模及滚轮支撑坐标计算

针对深水管道铺设中滚轮支撑坐标难以确定的问题,开发了一种能够建立精细的托管架模型及自动获得最优化的托管架形状和滚轮高度的计算程序.应用结果表明,本文方法能够有效弥补传统管道铺设设计方法的缺陷,大大提高设计效率和可靠性.     

管线J型铺设下放过程受力影响因素分析

采用J型铺管系统进行深水管线铺设时,管线在环境载荷作用下于铺设塔分离位置产生较大的弯矩,因此需要根据管线入水长度的增加而不断调整铺设塔工作角度以保证施工安全。本文以我国拟建造的半潜式J型铺管平台为目标船,以管线由水面下放铺设至海底的过程为对象,采用水动力软件OrcaFlex建立计算模型。在静态条件下分析铺设角、流向角对管线应力的影响,得到不同下放长度时适宜的铺设角。在动态条件下研究船舶垂荡、纵荡、横摇和纵摇对管线关键位置应力的影响。结果表明,在管线下放至海底过程中船舶运动对管线托管架接触位置应力影响较大,而在管线铺设至海床后仅垂荡运动对触底点区域应力影响显著。本文对管线J型铺设全过程受力影响因素的分析,可为实际深水管线铺设设计提供理论依据。     

蓝疆号起重铺管船托管架拖挂结构的质量及进度控制

蓝疆号起重铺管船是一艘集起重、管道铺设于一身的多功能新型船舶,在铺管作业系统中,设有一连接船体与托管架的独立结构——拖挂结构。介绍这个由特厚高强钢板组焊而成的结构在制造过程和现场施工中的质量控制及进度控制,供从事工程管理人员参考。     

蓝疆号起重铺管船托管架拖挂结构的质量及进度控制

蓝疆号起重铺管船是一艘集起重、管道铺设于一身的多功能新型船舶,在铺管作业系统中,设有一连接船体与托管架的独立结构--拖挂结构.介绍这个由特厚高强钢板组焊而成的结构在制造过程和现场施工中的质量控制及进度控制,供从事工程管理人员参考.     

铁路重载下涵洞防护埋地管线效果分析

涵洞结构可承受上部路面荷载起到保护埋地管线的作用。以现浇整体箱涵和预制盖板涵为对象分别建立有限元模型,研究铁路重载下埋地天然气管道的受力变形规律。对比分析两者防护效果的结果表明,受上部荷载作用,两种结构对管道均有良好的防护作用。盖板涵下的管道最大应力值为4.298×10~5Pa,管道最大位移值为6.826×10~(-4)m,其最大应力与变形均在管顶中心附近;而箱涵保护下的管道最大应力值为盖板涵工况的67.9%,最大形变值为盖板涵工况的73.3%,箱涵更利于分担管道载荷和减小管道位移。现浇整体箱涵的涵顶两端与涵身固接,整体性优于盖板涵,此结构对管道的防护效果更好。     

导管架吊装吊点的设计分析

吊点是采用吊装施工的导管架非常重要的附件,吊点结构如发生破坏,将在吊装过程中产生巨大风险,造成不可挽回的损失。本文以渤海海域某导管架为例,研究了导管架外置吊装吊点的设计及手工强度校核方法,利用有限元软件对其进行计算,并将两种校核方法进行对比分析,提出了吊点设计及校核中需要注意的问题。