基于细长杆理论的管土相互作用分析

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于细长杆理论的管土相互作用分析硕士研究生：张玉林指导教师：孙丽萍教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：康庄教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于细长杆理论的管土相互作用分析硕士研究生：张玉林指导教师：孙丽萍教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:A

2、DissertationfortheDegreeofM.EngAnalysisonRiser-SoilInteractionBasedonRodtheoryCandidate:ZhangYulinSupervisor:Prof.SunLipingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:Jan.2018

3、DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日

4、哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□

5、解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于细长杆理论的管土相互作用分析摘要海洋立管是油气资源开采的重要设备之一，其触地段由于与海床发生往复作用，因而容易发生疲劳破坏。管土相互作用极其复杂，主要受到吸力、海底沟槽及土体刚度衰减等因素影响。为了获得准确的分析结果，需要选取合理的海床模型。本文采用已有文献提出的非线性P-y曲线海底模型，结合基于细长杆理论的数值模拟程序“深海缆索静力平衡和动力响应分析计算软件”，通过有限元法和梯形法实现了两者的结合。在此基础上

6、对立管触地点的垂向位移和弯矩特性进行了研究。结果表明，在立管顶端施加相同垂向外载荷的条件下，吸力系数的增大可以减小立管在触地点的垂向位移幅度，从而降低其弯矩的幅值变化范围。立管触地区域预设一个初始的沟槽可以降低立管在触地点的弯矩幅值变化范围。为了研究海底土体刚度退化对管土相互作用的影响，对P-y曲线模型的再加载曲线进行了改进，从而考虑了海底土体的刚度衰减特性。随后研究了不同衰减系数下的立管触地点动力特性。结果表明，随着衰减系数的增加，立管触地点的最大贯入深度、最大贯入力及最大吸力都将随之增加，而弯矩变化幅值范围则

7、不断减小。关键词：管土相互作用；非线性海床；细长杆理论；立管哈尔滨工程大学硕士学位论文基于细长杆理论的管土相互作用分析AbstractThesteelcatenaryriser(SCR)isimportantequipmentintheexplorationofoilandgasresources.Theinteractionbetweentouchdownzoneandseabedwilleasilyleadtofatiguedamage.Theinteractionmodeldependsonseveralf

8、actors,suchassoilsuction,seabedtrenchandsoilstiffnessdegradation.Therefore,thechoiceofsoilmodelplaysanimportantroleforthedynamicanalysisofSCR.Arealisticnonlinearload-deflection(P-y)curves