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海底管道浮拖法施工工艺及其管道铺设受力性能分析

作　者: 张宝林
导　师: 周天华；杨振平
学　校: 长安大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 海底管道浮拖法施工工艺受力性能
分类号: TE973
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着海洋石油事业的发展,海底管道作为海洋石油技术与储运系统的一个重要组成部分,得到了广泛的应用。海底管道铺设的施工工艺技术复杂,风险高。而铺管施工的重要环节是将管道运输至预定海域,在这个过程中管道将受到风、波浪和海流的作用。为确保运输及铺设过程中管道的安全及降低成本,确定管道所受到的环境荷载,计算分析管道的强度及稳定性能是极其重要的。本文依托安哥拉罗安达海底管线项目,重点对罗安达港成品油码头一段600米海底管线的浮拖法施工工艺进行了介绍,包括施工过程中建造方法、方案的选择,海底管道的受力变形和力学验算,以及管道下沉就位后的稳定性等受力性能的分析。通过力学计算及分析表明：所选定的施Ⅱ艺确保了海底管道施Ⅱ程中的安全性；海底管道的强度、稳定性等受力性能符合要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 海底管道拖管法概述  11-15
    1.2.1 底拖法施工(bottom tow method)  11-13
    1.2.2 浮拖法施工(surface tow method)  13-14
    1.2.3 离底拖法施工(off-bottom tow method)  14-15
  1.3 国内外工程应用及相关研究现状  15-16
    1.3.1 国内外工程应用情况  15
    1.3.2 国内外相关研究现状  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-18
第二章工程概况  18-23
  2.1 引言  18
  2.2 工程简介  18
  2.3 气候条件  18
  2.4 潮汐  18-19
  2.5 波浪  19
  2.6 海流  19
  2.7 地质条件  19
  2.8 管道路由  19-22
  2.9 管道参数  22
  2.10 小结  22-23
第三章海底管道预制  23-34
  3.1 引言  23
  3.2 预制场地的选择  23-25
  3.3 海底管道预制接长  25-33
    3.3.1 施工机具的选取  25-26
    3.3.2 胎架的预制  26-29
    3.3.3 海底管道接长  29-31
    3.3.4 海底管道管束组装  31-33
  3.4 小结  33-34
第四章浮简配置及海底管道力学计算  34-45
  4.1 引言  34
  4.2 浮筒的选用  34-36
    4.2.1 钢质浮筒  34-35
    4.2.2 橡胶充气浮筒  35
    4.2.3 泡沫浮筒  35-36
    4.2.4 本工程浮筒的选用  36
  4.3 浮筒的配置  36-41
    4.3.1 管道重力及浮力  36-37
    4.3.2 间隔板重力及浮力  37-39
    4.3.3 绑扎带重力及浮力  39
    4.3.4 阳极重力及浮力  39-40
    4.3.5 所需浮筒数量  40-41
    4.3.6 浮筒绑扎带受力分析  41
  4.4 管道最小转弯半径及极矢高  41-43
    4.4.1 管道最小转弯半径  41-42
    4.4.2 管道成弧曲线极矢高  42-43
  4.5 管道入水时拖拉力  43-44
  4.6 小结  44-45
第五章浮拖法施工管道受力性能分析  45-68
  5.1 引言  45
  5.2 管道在拖航中所受的风浪流荷载  45-49
    5.2.1 风荷载计算  45-46
    5.2.2 波浪荷载计算  46-48
    5.2.3 流荷载计算  48-49
    5.2.4 管道所受风浪流荷载汇总  49
  5.3 浮筒在拖航中所受的风浪流荷载  49-53
    5.3.1 风荷载计算  49-50
    5.3.2 波浪荷载计算  50-52
    5.3.3 流荷载计算  52-53
    5.3.4 浮筒所受风浪流荷载汇总  53
  5.4 浮体二阶力的计算  53-55
    5.4.1 规则波二阶力计算公式  53-54
    5.4.2 深水与浅水情况的线性波浪理论  54-55
    5.4.3 本工程浮体二阶力计算  55
  5.5 管道的应力、位移及转角  55-59
    5.5.1 梁的大位移理论分析模型  56
    5.5.2 管道应力极值  56-57
    5.5.3 管道水平长度的确定  57-58
    5.5.4 管道的最大扰度及最大转角  58
    5.5.5 本工程实例计算  58-59
  5.6 浮筒间距校核及浮筒系绑节点应力分析  59-62
    5.6.1 浮筒间距校核  59-60
    5.6.2 浮筒系绑节点应力分析  60-62
  5.7 施工船舶的配置  62-63
  5.8 管道浮拖的疲劳分析  63-67
    5.8.1 浮拖时浮体周围流体的作用形式  63-64
    5.8.2 浮拖时浮体自身频率和流作用浮体的频率分析  64-66
    5.8.3 管束在拉应力和浪流联合作用下的疲劳分析  66-67
  5.9 小结  67-68
第六章管道稳定性及填埋后应力分析  68-77
  6.1 引言  68
  6.2 管道稳定性分析  68-73
  6.3 管道填埋后应力分析  73-76
    6.3.1 内压引起的环向应力  73-74
    6.3.2 外压引起的环向应力  74-76
  6.4 小结  76-77
结论与展望  77-79
  结论  77-78
  今后尚待研究的问题  78-79
附录浮筒系绑节点应力计算程序  79-80
参考文献  80-82
致谢  82

海底管道浮拖法施工工艺及其管道铺设受力性能分析

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