海底管道在土体中轴向运动的受力规律研究

摘要

钢悬链线立管系统在海洋环境荷载和温压荷载作用下,流线段管道将产生轴向运动,危害立管系统安全,因此管-土轴向相互作用研究具有重要意义。文章基于离心机模型试验和数值模拟方法开展了SCR系统流线段管土相互作用研究,揭示了管道安装、水压试验和操作工况条件下的轴向土抗力发挥规律。结果表明:轴向破土抗力随着管道自重的增加、管道埋深增加而增大,试验得到的水压试验工况下管道的破土抗力为6.45 kN,安装工况下破土抗力为4.8 kN;基于试验结果和DNV规范建立了适用于粘土的管道轴向抗力和残余抗力简化计算方法,并与离心机试验结果进行对比,轴向破土抗力误差均在10%左右,残余抗力最大误差在16%,验证了计算方法的可靠性,可为工程实际提供参考。