岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (9): 2355-2374.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0295
张治国1, 2, 3, 4, 5,沈安鑫1,张成平4,PAN Y. T.5,吴钟腾2
ZHANG Zhi-guo1, 2, 3, 4, 5, SHEN An-xin1, ZHANG Cheng-ping4, PAN Y. T.5, WU Zhong-ten2
摘要: 钢质悬链线立管(steel catenary riser,简称SCR)作为深海油气资源开采的首选立管系统,其在与海床土体的相互作用下,对触地段管线埋深以及疲劳寿命影响较大。依据管土相互作用的非线性土体阻力?侵彻深度(p-y)曲线,将其简化为三段线弹性土体刚度衰减模型,求得了基于非线性Pasternak地基模型的海床上悬链线立管触地段初始侵彻静平衡解析解。通过与三维有限元算例和5个模型试验算例的对比分析,发现常规Winkler地基模型会高估管线竖向变形与弯矩,验证了基于非线性Pasternak地基模型解析解的合理性与适用性;海床抗剪强度Su0的增加显著提高了三段线弹性土体刚度,降低了管线竖向变形。此外,针对水深H、立管铺设角度?、管线外径D、管线弹性模量E和材料密度??的变化对管线侵彻土体时的物理力学特性进行了参数对比以及安全评估分析。结果表明:立管铺设角度??增大会使管线竖向变形减小,弯矩与剪力则有所增大,角度超过82o易出现屈服破坏;管线外径D的增加会使土体竖向阻力、管线竖向变形与触地段管线弯矩、剪力同步增大,外径超过0.4 m易出现屈服破坏;管线弹性模量E越大,竖向变形越小,弯矩与剪力则有所增大,弹性模量超过275 GPa易出现屈服破坏;管线材料密度越大,管线竖向变形越大,弯矩没有明显变化,剪力则有所增大,密度超过14 850 kg/m3易出现屈服破坏。上述结论可以为海洋管线悬链线立管的前期设计提供一定理论依据。
中图分类号: TU443| [1] | 田抒平, 王振钰, 张陈蓉, . 大直径单桩基础海上风机非线性共振特性[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 156-164. |
| [2] | 吴小锋, 张笛, 李星, 汪玉冰, 文凯, . 可液化场地桩基震后水平变形预测模型研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 77-86. |
| [3] | 曹嘉祺, 王洪新, 王平, 孙德安, . 基于荷载结构法和强度折减法的人防工程安全性评估方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2105-2114. |
| [4] | 张治国, 毛敏东, 朱正国, 赵其华, 吴钟腾, . 间歇性强降雨诱发滑坡对抗滑桩非线性力学响应分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2073-2094. |
| [5] | 朱彦鹏, 吴林平, 施多邦, 赵壮福, 吕向向, 段新国, . 基于Pasternak地基模型的非线性土抗力−桩 身侧向位移曲线在基坑支护桩中的应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2581-2591. |
| [6] | 冯忠居, 孟莹莹, 张聪, 赖德金, 朱继新, 林路宇, . 强震作用下液化场地群桩动力响应及p-y曲线[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1289-1298. |
| [7] | 万建宏, 郑翔之, 欧阳苇航, 刘思威, 黎学优. 基于高性能有限单元的单桩稳定性分析法[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2805-2813. |
| [8] | 张小玲, 朱冬至, 许成顺, 杜修力, . 强度弱化条件下饱和砂土地基中桩−土 相互作用p-y曲线研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2252-2260. |
| [9] | 贺志军, 雷皓程, 夏张琦, 赵炼恒. 多层软土地基中单桩沉降与内力位移分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 655-666. |
| [10] | 刘成禹,郑智享,. 改进的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法[J]. , 2018, 39(S1): 446-452. |
| [11] | 赵明华,陈耀浩,杨超炜,肖 尧. 基于有限杆单元法的陡坡基桩非线性分析[J]. , 2018, 39(8): 3020-3028. |
| [12] | 李 亚,李书兆,张 超. 黏土中自升式钻井船插桩对邻近桩基影响的分析方法[J]. , 2018, 39(5): 1891-1900. |
| [13] | 李洪江,童立元,刘松玉,包红燕,杨 涛, . 大直径超长灌注桩水平承载性能的参数敏感性[J]. , 2018, 39(5): 1825-1833. |
| [14] | 刘红军,杨 奇,. 局部冲刷对风机支撑系统承载性能的影响[J]. , 2018, 39(2): 722-727. |
| [15] | 李洪江,童立元,刘松玉,顾明芬,陆湛秋,. 软土地基刚柔性桩水平承载位移控制标准研究[J]. , 2017, 38(9): 2676-2682. |
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