多点输入下悬跨海底管道非线性地震响应参数分析

建立悬跨海底管道多点输入非线性分析模型,讨论非线性因素对悬跨海底管道多点输入响应的影响,生成了具备局部场地收敛性的空间相关多点地震动时程.利用Morison方程得到悬跨海底管道所受的动水作用力,并进一步推导考虑动水作用力的悬跨海底管道多点输入动力方程.研究采用不同管道材料模型时,管道的多点输入响应随跨长和地震动强度的变化.分析几何非线性对管道多点输入响应的影响.讨论采用不同土体模型时管道多点输入响应的异同.结果表明,针对大跨度管道和强震作用的情况,应采用非线性管材模型用以反映管道的塑性变形情况;几何非线性特性对大跨度管道的多点输入响应影响显著,在进行大跨度管道的地震响应分析中必须加以考虑;考虑土体的塑性滑移后,管道的地震响应有所降低,在管道屈服后,土体特性对管道响应的影响不明显.     

海底管道自由悬跨分析

海底管道工程设计包含管道的强度分析、稳定性分析、自由悬跨分析等问题,在实际中,因淤泥质软粘土在波浪荷载作用下,强度发生软化,使埋深其中的海底管道应力状态发生改变出现上浮或下沉,进而造成管道的悬跨,会使管道中应力增加,造成工程事故,提出了在涡激条件下的悬跨的临界长度、悬跨段应力分析、悬跨段局部和整体屈曲分析计算方法,结合工程实例验证计算结果可靠,减少了计算工作量,可用于实际工程应用。     

海底滑坡对管线冲击力的数值分析

输送原油和天然气的海底管线常处于复杂的海洋地质环境,在海底滑坡的冲击下可能发生失稳破坏。以往研究成果多集中讨论海底滑坡对悬跨管线的冲击力,但对置于海床表面的管线受不同角度海底滑坡的冲击作用讨论较少,也未深入讨论悬跨高度对管线受海底滑坡冲击力的影响。基于Herschel–Bulkley模型,采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面管线的作用力,对比已有模型试验成果提出了管线纵向和轴向阻力系数的计算公式。按照土力学方法对CFD数值计算结果重新整理,指出土力学和流体力学方法在计算管线受海底滑坡冲击力方面的实质对应关系,并给出管线破坏包络线的解析表达式。随后讨论了悬跨高度对管线受力的影响,最后提出了综合考虑冲击角度和悬跨高度影响的海底滑坡对管线作用力的计算公式。研究成果对海底路由选址和海底管线设计具有一定的应用价值。     

地震海啸是怎样形成的

<正>海啸是一种具有强大破坏力的海浪,除了地震以外,海底火山爆发或海底塌陷、滑坡等也能引起海啸。由深海地震引起的海啸称为地震海啸。地震时海底地层发生断裂,部分地层出现猛烈上升或下沉,造成从海底到海面的整个水层发生剧烈"抖动",这就是地震海啸。海啸形成后,大约以每小时数百千米的速度向四周海域传播,一     

慢速滑动泥流对海底管道的作用力研究

海床的滑动泥流会对全埋在其中的海底管道产生影响。主要基于流滑海床模型槽,采用PVC管进行一系列模型试验,模拟在慢速滑动的海床中管道的受力特性。结合18组试验数据的分析,得到了管道受力的一般规律;并进一步通过有限元计算细化分析,得到了管道受力随埋深变化的拟合公式。该公式可为海底管线的工程设计提供参考。     

海啸波浪作用下开洞对结构受力性能影响的有限元分析

基于计算流体动力学软件FLOW-3D,以理想孤立波模拟海啸波浪,建立模拟波浪与建筑物相互作用的三维数值水池,对不同开洞工况的低矮建筑物模型进行海啸波浪冲击模拟,对比分析建筑物迎水面开洞大小对建筑物受海啸波浪作用的影响。结果表明:海啸波浪爬坡上岸后,海啸波浪的最大速度Vmax与浪高h相关,其值介于1.5槡gh和2.5槡gh之间;建筑物在淹没状态下,迎水面的动水压强呈梯形分布,建筑物受力随迎水面墙体开洞的增大而减小,较小开洞的工况受力最为不利;房屋底部不应布置过多的迎水墙,应在允许范围内,尽量增大迎水面门窗洞口,有利于海啸波浪的分流,减小海啸对建筑物的作用。     

海底悬空管道的动力响应问题研究方法

在归纳了国内外学者对海底悬空管道动力响应研究成果的基础上,总结出了关于求解波浪荷载的方法、悬空管道模态分析方法及影响动力效应的主要因素,为海底悬空管道的进一步研究分析和设计施工奠定了基础。     

大跨度双塔悬索桥在地震动行波激励下的响应规律研究

本文以一座主跨850m的大跨双塔悬索桥为工程背景,采用时程分析法研究了行波效应大跨双塔悬索桥地震响应的影响。通过建立三维有限元分析模型,在分析了大跨度双塔地锚式悬索桥动力特性及一致激励下地震响应规律的基础上,进一步探讨了行波效应对大跨双塔地锚式悬索桥地震响应的影响规律。分析结果表明:地震波纵向行波作用下,主塔的地震响应随着视波速的减小而先减小后增大;主梁的竖向振动则较一致激励下显著增大;主缆及吊索轴力则受地震动行波效应的影响不大。     

基于工程实例的船舶抛锚贯入深度的探讨分析

船舶应急抛锚是使海底管道损坏的一个主要因素。本文通过对锚下落过程中海底土层的受力分析,利用简单的物理模型,提出船舶抛锚贯入深度的计算方法,并结合工程实例对计算模型进行验证分析,为海底管道的安全敷设提供了必要的参数。     

综合管廊内燃气管道抗震计算分析

分析综合管廊内燃气管道抗震计算方法,采用CaesarⅡ应力计算软件模拟分析地震偶然载荷对综合管廊内燃气管道应力、支架受力的影响。地震状态下的偶然载荷对综合管廊内燃气管道的一次应力有影响,但影响不大。地震状态下固定支架轴向最大受力与非地震状态相比增幅较大,滑动支架、导向支架、导向支架(无支撑)的最大受力与非地震状态相比有所增加。     

海洋生态环境下海底管道泄漏耦合风险

为降低油气运输过程中海底管道泄漏风险,开展海底管道泄漏风险评价研究。首先,在分析海底管道泄漏风险评估指标的基础上,引入触发器概念分析海底管道泄漏耦合风险的形成机理;然后,通过DEMATEL 和耦合协调理论,构建海底管道泄漏风险耦合协调模型,并以我国南海某海底管道为例,对该海域的海底管道泄漏风险进行评估;最后,借助RBF 神经网络,与耦合风险评估对比验证,研究结果表明耦合协调度比风险度分析具有更加显著的效果。结果表明,面对复杂多变的海洋生态环境,针对海底管道泄漏风险,建立耦合协调模型进行风险评估,能迅速而准确地反映现实风险状况,对未来海底管道建立和经营以及海洋环境保护都具有指导性意义。     

地震荷载作用下海底管线的动力反应分析

 地震荷载作用下海床中的孔隙水压力与有效应力是影响海底管线稳定性的主要因素。然而在目前的海床动力响应分析中一般将管线假定为刚性,并不能合理地考虑海床与管线的相互作用效应,同时也没有考虑地震荷载作用下海床边界的等效处理。为此,基于Biot动力固结理论建立海床–管线相互作用的计算模型,以大型有限元软件ADINA为平台对El Centro地震波作用下的海底管线的动力响应以及管线周围土体的孔隙水压力变化规律进行分析,讨论不同的管线半径、管线壁厚和土性参数对计算结果的影响。在数值计算过程中引入黏弹性人工边界,有效地模拟散射波由有限域到无限域的传播,较为实际地反映在地震波作用下海底管线的动力响应问题。     

Wave-emplaced boulders: implications for development of "prime real estate" seafront,North Coast Jamaica

Jamaica has a long history of damage to the built environment in coastal areas due to storm surge and tsunami. However, there is limited scientific data to aid the establishment of minimal setback distances and to inform mitigation strategies. Developers of coastal area require cost-effective methods to guide their decisions and to develop mitigation strategies to reduce the potential risk posed to development. This paper explores the use of wave-emplaced boulders to determine the wave heights from historical storm surge/tsunami on the North Coast of Jamaica. As most of the study area was undeveloped priory to 1960, there are limited historical written records of storm surges and/or tsunami impact for this specific site. This research undertook geomorphic mapping of the proposed study area to determine the presence, location, spatial distribution, size, density and volume of wave-emplaced boulders along a 2-km stretch of coastline earmarked for development. Based on the wave-emplaced boulders mapped, it was possible to determine the approximate wave heights associated with storms and/or tsunami required to deposit them. The implications for development are discussed. The study of wave-emplaced boulders has provided a rapid and cost-effective method to determine minimal setback distance and the approximate height of waves associated with storms and/or tsunami. The technique developed may be transferable to other areas of coastline earmarked for development along the Jamaican coastline.     

渤海湾软黏土对埋设海底管线约束力的研究

海底管线与地基土体的相互作用在管线设计中至关重要,针对海底管线在温度应力下发生整体屈曲变形时可能产生的竖直向上、水平向及轴向运动,研究地基土体对管线的约束力。结合渤海湾海底地表土质特点选取软黏土开展室内管土相互作用试验,研究不同直径、不同埋置率（上覆土厚与管线直径的比）的管线竖直向上运动、水平向运动以及轴向运动时土体抗力的发挥过程,采用数值方法对模型试验进行模拟,进而将模拟方法扩展应用于对实际工程管线的模拟分析。试验结果表明与管线轴向运动相比,当管线发生竖直向与水平向运动时,其所受土抗力的大小受到管线直径与埋置率的影响显著;综合室内试验数据及数值模拟分析结果,提出了黏土对管线最大约束力及达到最大约束力所需位移的计算公式。     

波浪-海床-结构物相互作用离心模型试验及数值模拟

针对波浪-海床-结构物相互作用这一海洋结构物设计中需考虑的重要问题,采用离心模型试验及数值分析模型两种手段进行研究。离心模型试验采用浙江大学自行研制的超重力造波试验装置及ZJU400土工离心机完成,观测到波浪作用下砂质海床内部孔压累积的渐进特性;所采用的数值分析模型基于Biot固结理论,结合可准确描述砂土液化前后力学行为的“交变移动”土体本构模型,可对波浪作用下海床与结构物相互作用及液化现象进行合理模拟。通过与离心模型试验的对比验证该数值模型的有效性,随后利用该模型针对海底埋置管道这一近海区域常见的海工结构物周围土体在波浪作用下的动力响应进行详细分析。结果表明：海底管道的存在会加快管顶及管侧的超静孔隙水压力累积,管道周围土体的弱化及超静孔隙水压力累积导致的额外上浮力两者的耦合作用是海底管道发生上浮的主要原因。     

Submarine pipeline buckling—imperfection studies

In-service buckling of submarine pipelines can occur due to the institution of axial compressive forces caused by the constrained expansions set up by thermal and internal pressure actions. Previous attempts at modelling the appropriate behaviour have been based on idealised or perfect pipelines; further, such analyses have also employed fully mobilised friction forces. Herein presented is a set of analyses which incorporate structural imperfections and deformation-dependent axial friction resistance. Not only do these features enable a more rational interpretation of submarine pipeline buckling behaviour to be established, but, in addition, an inherent limitation existing in the previous mathematical modelling of the vertical buckling mode is elucidated and overcome.     

非线性波浪作用下埋置管道周围土体渗流压力计算

由于浅水区波浪的非线性影响显著,浅埋管道受非线性波浪荷载的影响大,由于波浪的传播造成海床面波压力随周期变化,而波压力会进一步传递到海床中,管道周围的渗流压力会随波浪的传播发生变化,为了保证管道长期运行的稳定性,需要研究海底管道周围渗流压力的变化。基于Biot固结理论和一阶近似孤立波理论研究了非线性波浪作用下浅水区埋置管道周围的渗流压力分布,推导海床内管道周围的渗流压力解析解,并与已有的非线性波的试验结果及推进波的数值计算结果进行比较。计算结果表明,在孤立波的作用下,海底管道附近的渗流压力呈正弦分布,与试验结果一致。同时,根据不同波浪理论得出的渗流压力差别较大,工程计算中应根据海况条件合理地选择相应的波浪理论。     

冲击荷载作用下有碎石保护结构的海底管线DEM-FEM联合分析研究

海上平台落物或抛锚对海底的撞击会对海底管线造成一定的损害。通常的防护措施是在管线的上部铺设碎石层形成碎石保护结构,从而耗散部分冲击能量。为了分析该保护结构的防护性能,运用离散元–有限元联合分析的方法,建立冲击荷载作用下有碎石保护结构的海底管线反应分析方法。在该方法中,离散元用于模拟碎石结构,有限元用于模拟其它的连续体。离散元单元和有限元单元通过在它们之间设置接触面的方式进行相互作用。计算得到的碎石保护结构对冲击能量的吸收结果与挪威海洋工程规范中建议的公式一致,且计算得到的海底管线变形规律与模型试验的结果相符。这些结果验证了该方法在评价碎石保护结构下海底管线安全性能方面的适用性。