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温度应力下海底管线的整体屈曲是海底管线设计中的关键问题之一,不埋或半埋的海底管线较易发生水平向整体屈曲。海底管线会因为制造的缺陷或铺设的原因而具有初始变形,即初始侧向变形。研究了初始侧向变形对海底管线整体屈曲的影响,应用小变形理论建立了单拱侧向变形和反对称双拱侧向变形管线发生低阶模态水平向整体屈曲的理论分析方法,结合工程实例分析了初始侧向变形形态、侧向变形幅值以及地基土体强度特性对管线水平向整体屈曲的影响。结果表明,初始侧向变形的存在使管线更易发生整体屈曲;而反对称双拱侧向变形比单拱侧向变形更易引起管线整体屈曲;随初始侧向变形幅值的增加管线发生整体屈曲所需要的温差降低,且整体屈曲变形形态有所改变管土间摩擦系数的增加会提高管线发生整体屈曲的温差,从而提高管线抵抗整体屈曲变形的能力。 相似文献
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双拱初始缺陷海底管线水平向整体屈曲数值模拟分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究具有双拱反对称初始缺陷海底管线的整体屈曲特性,采用模态分析法将最可能出现的缺陷形态引入数值分析模型中。针对管线在高温高压作用下发生整体屈曲的动态变形特征,运用显式动力数值模拟方法研究了管线整体屈曲过程中水平向变形与轴向变形随温度和内压的变化规律,建立了在整体屈曲过程中屈曲管段与滑动管段轴力的变化过程与初始缺陷形态的关系。将数值模拟结果同经典解析解和室内模型实验结果进行对比,验证了本方法的可靠性。工程算例的分析结果表明,管线整体屈曲的发生是一个由低阶向高阶发展的过程,具有双拱缺陷的管线首先发生二阶模态的整体屈曲,而后过渡到四阶模态;管线整体屈曲的变形包括屈曲段的水平向变形和滑动管段的轴向缩进,其中水平变形释放了管壁内的轴力,轴力的释放量随初始缺陷尖锐程度的降低而增大;轴向缩进变形由于受到地基土的摩阻力使滑动管段内的轴力发生累积,轴力的累积量随初始缺陷的尖锐程度的降低而增加。以上研究成果对指导实际工程具有现实意义。 相似文献
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海底管线是海洋石油的重要输运手段。为满足输送工艺的需要,正常工作条件下管线往往被施加较高的温度和压强,高温高压使管线内产生附加应力,当附加应力大于土体对管线的约束力时,管线就会发生整体屈曲。过度的水平向整体屈曲会导致截面产生较大的弯曲应力和压缩应变,对管线系统的安全运行造成威胁,因此需要对发生水平向整体屈曲后的管线进行验算。采用解析解法、规范法和有限元法对管线的整体屈曲进行分析,提出了应用临界屈曲荷载值域空间和值域下限来判断不同缺陷大小下管线是否发生水平向整体屈曲的方法。结合工程实例,分别采用内力控制标准和位移控制标准对管线水平向整体屈曲后是否失效进行了验算。研究指出,相较于位移标准,内力控制标准更为严格。 相似文献
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海底管道是海洋油气工程的重要组成部分,在高温高压运行状态下易发生整体屈曲,开裂破坏后造成油气泄露。海床土体对管道的侧向抗力是影响其屈曲的关键因素,而管道侧向抗力发挥与初始嵌入深度密切相关。构建了海底管道整体屈曲数值模型,对初始嵌入深度等因素进行不确定性分析,揭示了初始嵌入深度变异性对管道屈曲的影响机制。研究发现：当初始嵌入深度越大、初始缺陷越小时,管道临界屈曲轴力越大,屈曲位移越小;管道嵌入深度变异性的存在会导致管道更易屈曲,并诱发不对称的三阶屈曲或更高阶屈曲;管道嵌入深度在空间上的变异性对屈曲发生概率P（p＜pdet）存在影响,而相关性的改变对管道屈曲影响较小;管道存在屈曲模式转变界限升温,当屈曲升温大于界限升温时,管道发生跳跃型屈曲,反之则发生分岔型屈曲。 相似文献
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未埋设的海底管道在高温高压运行条件下可能发生侧向屈曲,情况严重时影响海底管道的结构安全。侧向屈曲临界力作为判定海底管道发生侧向屈曲的重要依据,主要影响因素有初始缺陷、管土相互作用等。现有关于侧向屈曲临界力的公式并未考虑管土相互作用、缺陷不平直度和管道自身材料特性对侧向屈曲临界力的综合影响。建立含有通用几何初始缺陷海底管道的数值模型,使用Riks算法进行参数分析以研究极限侧向土壤阻力、管道缺陷不平直度和截面几何尺寸对海底管道侧向屈曲的具体影响。基于量纲分析法和多元线性回归,推导出海底管道侧向屈曲临界力关于上述3个影响参数的一般公式,并对该公式进行了检验,结果表明文中推导的公式在参数涵盖的研究范围内有效。 相似文献
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不埋海底管道在高温高压作用下,易发生水平向整体屈曲。实际工程中,常通过在管道路由上设置整体屈曲触发装置,实现对水平向整体屈曲的有效控制,其中以枕木法的成功应用最为多见。本文分析了枕木法的主要影响因素并验证了采用枕木法会出现管道屈曲段应力集中的现象,对比了枕木法、分布浮力法和枕木-浮力耦合法对管道整体屈曲变形规律的影响,采用数值模拟方法系统研究了枕木及浮力参数对管道水平向屈曲和后屈曲的影响规律。研究表明,在枕木两侧设置浮力段的人工触发装置可有效触发管道整体屈曲,同时促使管道虚拟锚固点间轴力的释放,降低了管道中屈曲段的应力,相较枕木法,枕木-浮力耦合法可将管道中的最大应力降低23%。 相似文献
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海底管道在深海石油开发工程中有着广泛的应用,管道在工作时受到高温高压会触发水平向整体屈曲变形,蛇形铺管法是控制管道水平向整体屈曲变形的有效手段。采用数值模拟方法,对蛇形铺设管道的关键参数进行研究,分析关键参数对临界屈曲荷载和屈曲后截面应力应变状态的影响。对每一组蛇形铺设管道都设置了直线型铺设管道的对照组,对照组采用引入初始挠曲的方法激发水平向整体屈曲,初始挠曲程度与蛇形铺设管道相同。通过与直线型铺设管道的对比,显示了蛇形铺设管道在激发和控制屈曲方面的优势,并对不同土体阻力情况下蛇形铺设管道的实际效果进行了评估。结果表明,蛇形铺设管道的临界屈曲力和屈曲后的弯矩皆远小于直线型管道。蛇形铺设管道的临界屈曲力随圆心角θ增大而减小,随曲率半径R的增大而增大。增大跨度L、曲率半径R和圆心角θ都能有效减小蛇形铺设管道的截面弯矩。水平向土体阻力对蛇形铺设管道影响较大,水平向土体阻力较小时,蛇形铺设管道控制屈曲的效果更为明显。 相似文献
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海洋油气资源的运输主要通过海底管道进行,管道在工作时受到较大的温度荷载,会产生整体屈曲变形。深海管道设计中常采用人为装置触发一定程度的水平向整体屈曲变形,来释放轴向的温度应力,浮力装置是常用的触发方式之一。本文通过数值模拟研究,分析了不同浮力大小和不同浮力施加范围下,管道水平向整体屈曲的临界屈曲力,得出临界屈曲力随浮力大小和施加范围变化的情况;并研究了不同土体阻力下,浮力装置触发整体屈曲的效果。研究表明,水平向土体阻力较大时,浮力装置触发水平向整体屈曲的效果较好。浮力装置的触发效果对轴向土体阻力不敏感。 相似文献
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AbstractIn this article, the degradation of the lateral bearing capacity of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading is studied numerically. A modified kinematic hardening constitutive model is employed to simulate the degradation of soft clay after cyclic loading. The modified model is verified by comparing the numerical simulation results with the results of centrifuge model tests. Furthermore, the modified model is applied to numerical simulations for evaluating the lateral bearing capacity of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading. The degradation of the lateral bearing capacity of piles in soft clay after different cyclic displacement levels and different numbers of cycles is investigated. The study reveals that the modified kinematic hardening constitutive model can effectively estimate the cyclic degradation behavior of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading. The degradation of the ultimate lateral bearing capacity progresses slowly with increasing cyclic displacement level for fewer cycles, and the degradation develops significantly at higher levels of cyclic displacement after applying a larger number of cycles. 相似文献
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A variety of different lateral mixing models have been employed in the equation of motion for determining wave-induced longshore currents. The equation of motion is cast into a general form which enables a comparison of the various models. Analytic solutions for longshore currents are developed for seven different mixing models. A nonplanar beach profile is employed because it has been found to be representative of many beaches and it allows for a distinction between offshore and depth scaling of eddies. The seven different mixing models include models which vary monotonically with horizontal distance offshore and models which change form at the breaker line. Numerical results indicate that the longshore current profile is rather insensitive to the form of the mixing model for nonplanar beach profiles. 相似文献
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绕岛理论来自于Sverdrup理论，被广泛用于估计和分析通过岛屿之间海峡的输运情况。以往的研究得到了带有侧摩擦或底摩擦的单岛理论或多岛理论。本文在线性情况下考虑了风驱动环流下的解析模型。在同时考虑侧摩擦和底摩擦的情况下，推导出了岛屿周围输运流函数的解析解，并给出了通过岛屿之间通道的流量输运。其结果与Wajsowicz相似，但摩擦常数表示不同的值。从解析解上看，摩擦常数与侧摩擦和底摩擦之间的关系比较复杂，为了推导出它们之间的相互作用原理，本文在正压β平面上随机选取了一些侧摩擦和底摩擦的值。结果表明，在构成摩擦常数方面，侧摩擦和底摩擦近似呈线性关系。我们研究了宽度对通道输运值的影响，结果表明摩擦在一定宽度内提高了流量，这种现象和只考虑侧摩擦时比较相似。本文也比较了在不同深度下的流量，发现当水平涡粘性系数和底部拖曳系数固定时，水深越大，输运减少率越小。为了进一步揭示侧摩擦和底摩擦耗散的联合作用，在两个岛屿的情况下，本文在不同宽度的通道中与Wajsowicz的只考虑底摩擦或侧摩擦的模型进行了比较。结果表明，当通道比较窄，尤其是在小于Munk边界层厚度时，侧摩擦的作用大于底摩擦。当通道宽度远大于Munk边界层厚度时，底摩擦的作用大于侧摩擦。将模型应用到印尼贯穿流，得到大约20%的输运减少量。 相似文献
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T.H. Dawson 《Ocean Engineering》1980,7(4):553-562
A simple theory for predicting the response to cyclic lateral loading of piles deeply driven in either soft clay or sand is presented and formulas given for calculating, among other things, deflection and internal bending moment along the pile. The theory assumes the soil resistance to deflection to be characterized by an initial elastic reaction up to a critical deflection level, followed by a yield reaction independent of further deflection. Soil parameters are estimated and the theory is shown to provide good correlation with existing field data. 相似文献
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Jinzhong Liu Zhende Zhu Baotian Wang Fushun Liu Jianpeng Xu 《Marine Georesources & Geotechnology》2013,31(2):142-151
ABSTRACTThe use of suction caissons can reduce the development costs of offshore wind energy and has broad application prospects. However scour around marine foundations is inevitable, it gravely affects the stability of marine engineering. Therefore, there is an urgent need to study the weakening effects of scour on suction caisson. In this study, the variation trends of remaining soil parameters (the effective unit weight and the peak effective friction angle) after scour are examined with consideration of the dilatancy and stress history of sandy silt. It is found that the parameters of shallow soil change considerably after scour, and the larger the scour depth, the greater is the change in the parameters. However, the deep soil is less affected. On the basis of these findings, scour effects on the ultimate moment capacity of suction caisson are studied. The ultimate moment capacity is found to greatly reduce under scour, and its calculated value is larger than the actual value when the effects of dilatancy and stress history are ignored. To simplify calculation, it is feasible to replace the ultimate moment capacity when both dilatancy and stress history are considered with that when only dilatancy is considered. 相似文献
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A.P. Martin 《Progress in Oceanography》2003,57(2):125-174
Explanations for the patchy distribution of marine phytoplankton are critically reviewed with the focus on the role played by lateral advection and mixing. Generating mechanisms for what is increasingly seen as a ubiquitous feature of the oceans have been sought in biology, behaviour, population dynamics, physics and various combinations thereof. As the mesoscale and sub-mesoscale (1-500 km) contain the “weather” of the ocean—eddies and fronts capable of strong stirring and mixing of any tracers advected by them—the physical circulation in this regime may have a strong role in the generation of patchiness. As a consequence, the focus here is on the ways the turbulent currents at these scales can interact with other processes to produce the complex spatial structures in phytoplankton distributions seen in countless satellite images and cruise data. The mechanisms reviewed include patch formation (KiSS theory), filamentation, Turing and related instabilities, diffusion waves, shear effects and turbulent stirring. Parallel to this is a discussion of observations and of the techniques that have been used to analyse them, particularly spectral analysis. It will be seen that many of the limitations in extant theories stem from a paucity of data and ambiguity in its interpretation. A synthesis of recent developments in sampling, instrumentation, image analysis and turbulence theory is used to suggest alternatives to conventional approaches, to highlight important work in related fields and to motivate new lines of research. 相似文献
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采用修正的p-y曲线方法，分析了桩基础振动过程中桩土之间由于土体塑性变形导致的桩土脱开现象，给出了计算桩土脱开现象的数值模拟方法，并据此分析计算了中国渤海湾JZ20－2MUQ平台的桩基础动力特性，得到了桩基础振动过程中桩土脱开的区域，分析了桩土之间的脱开对桩基础动力响应的影响等问题。 相似文献
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p-y 曲线法常用于水平静力受荷桩的分析，但海洋工程中的桩基除静力外还承受波、流等循环荷载作用，将静力 p-y曲线直接用于循环荷载下桩基的设计研究时，往往会产生误差。本文梳理了水平循环荷载作用下 p-y 曲线模型的研究成果，
按照得到循环 p-y 曲线的不同方式，将其分为总体调整法和参数修正法。在参数修正法中，根据修正时考虑的因素不同，分为考虑荷载特性的修正和考虑桩土相互作用的修正。最后通过对循环荷载作用下 p-y 曲线研究现状的总结对比，评价了不同方法的特点，讨论了当前研究存在的问题并给出了建议。 相似文献