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《中国石油大学》 2008年
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多跨海底管线安全可靠性评估研究

吴明亮  
【摘要】: 海底管线是海上油田的生命线,海上油、气、水的集输、贮运,多是通过海底管线来完成,海底管线把海上油田的整个生产密切地联系起来。海底管线所处环境极其恶劣,其破损将造成开采工作停滞、环境污染,经济损失巨大。因此,海底管线的研究引起了国内外学者的高度重视。 本文研究海底管线出现多跨后的可靠性问题。管跨的出现改变了海底管线在管跨段所承受的载荷形式和应力状态,出现多跨时,边界条件更加复杂。海底管跨承受各类环境载荷,其中波、流引起的水动力载荷最为重要。当海水流经管跨时,波、流产生交替作用于管跨上的举升力和拖曳力,产生交变力。管跨的疲劳振动和涡激共振是引发管跨段发生失效的主要因素,也是进行管跨可靠性设计、可靠性评估工作所要解决的主要问题。 本文以海底管道悬跨段为研究对象,分析了海底管道悬跨段的形成机理及涡激振动的机理,界定了多跨管的范围;建立了海底管跨在波浪力和海流力作用下悬跨段振动微分方程,并在此基础上将MatteoLuca尾流振子模型与海流力作用下海底管道悬跨段的振动微分方程相结合,得到管道与海流体的耦合振动方程,多跨管线边界条件是弹性嵌固约束;依据DNV-RP-F105(2006),研究了海底管跨疲劳可靠性的评估方法;根据Miner线性疲劳损伤累积理论,利用S-N曲线法结合可靠性分析理论,预测悬跨在海流力和波浪力作用下的疲劳寿命,这通过两个方法获得振动响应:(1)考虑非线性力和涡激振动,利用精细积分法迭代求解得到管跨振动响应。(2)忽略海流与管道的相互作用,利用频域法分析得到管跨振动的响应谱。 本文最后编制了管跨安全可靠性评估系统,算例的数值计算结果表明:土壤弹性系数和管道端部的刚性系数越大则疲劳寿命越长,多跨海底管线的疲劳寿命少于单跨的疲劳寿命,且时域分析评估的疲劳寿命远小于频域分析所评估的疲劳寿命。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TE88

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王欣;海底悬跨管道在波浪与地震共同作用下受力分析[D];东北石油大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建星,俞永清,李红涛,吴海欣;海底管跨涡激振动疲劳可靠性研究[J];船舶力学;2005年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 刘红岩;秦四清;杨军;;爆炸荷载下岩石破坏的数值流形方法模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
10 叶长发;;实际使用中的可靠性增长试验方法[A];第十一届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
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4 刘佩;随机地震作用下结构动力可靠度计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
5 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
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9 李彬;海底集输管线钢的腐蚀行为研究[D];西安工业大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
2 董汝博;李昕;金峤;周晶;;地震作用下海底悬跨管道水动力计算模型[J];大连理工大学学报;2010年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王国兴;海底管线管跨结构涡致耦合振动的数值模拟与实验研究[D];中国海洋大学;2006年
2 吴钰骅;海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D];浙江大学;2007年
3 董汝博;多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析[D];大连理工大学;2008年
4 谷凡;海底输油软管力学响应研究[D];大连理工大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈星;三维弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙建刚,薛景宏,王振;地下输液管道动力反应分析[J];地震工程与工程振动;2000年03期
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【相似文献】
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10 邢丽;赵杰;刘治;季伟勤;冯炜;;基于可靠度的5Cr-0.5Mo耐热钢蠕变损伤评估[J];金属热处理;2007年S1期
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4 姜忠宇;毕海斌;汤精明;;塔式压力容器的可靠性设计[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年
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7 金伟良;鄢飞;;大气环境下混凝土构件耐久性的可靠度计算方法[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
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10 俞铭华;戚支全;;计算结构可靠性指标的改进复形法[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
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2 通讯员 田奕丰;西二线海底管道项目有序展开[N];石油管道报;2011年
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5 记者 汪亚萍 通讯员 徐江;大港海底管道项目亮点纷呈[N];中国石油报;2009年
6 邓廷辉;新技术为海底管道装上“眼睛”[N];中国技术市场报;2010年
7 本报特约记者 齐荣花;牵龙入海“人”[N];石油管道报;2011年
8 通讯员 邓廷辉;“863”新技术为海底管道装上“眼睛”[N];科技日报;2010年
9 记者 朱米福 通讯员 李泽;南堡油田第二条海底管道开工[N];中国石油报;2008年
10 晓文;美国2007年十大好车出炉[N];中国质量报;2007年
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1 兰成明;平行钢丝斜拉索全寿命安全评定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
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4 刘羽霄;高温/高压海底管道横向热屈曲机理及控制措施研究[D];大连理工大学;2010年
5 张恩勇;海底管道分布式光纤传感技术的基础研究[D];浙江大学;2004年
6 丁鹏;海底管线安全可靠性及风险评价技术研究[D];中国石油大学;2008年
7 徐华;半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝扩展和疲劳寿命研究[D];广西大学;2012年
8 范志超;压力容器用钢16MnR中温应力控制下的低周疲劳行为及寿命评估技术研究[D];浙江大学;2003年
9 贾超;基于可靠度的结构风险分析及其在南水北调工程中的应用研究[D];河海大学;2003年
10 闫金花;大型商业建筑安全防火系统分析[D];西安建筑科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 兰杰;海底管道防腐状态检测关键技术研究[D];大连理工大学;2010年
4 张宝林;海底管道浮拖法施工工艺及其管道铺设受力性能分析[D];长安大学;2010年
5 陈小玲;春晓气田群海底管道稳定性分析[D];浙江大学;2004年
6 何旭;海底管道防腐状态检测的基础研究[D];大连理工大学;2005年
7 单丙娟;钢丝绳抽油杆的寿命及可靠性分析[D];大庆石油学院;2009年
8 崔常宇;钢丝绳抽油杆的寿命研究[D];大庆石油学院;2008年
9 高文;浅海海底悬空管道动力响应分析及治理[D];中国石油大学;2010年
10 李骏嵘;海底管道的可靠度设计方法及施工程序编制[D];浙江大学;2004年
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