斜向波浪作用下斜坡海床上管線受力特性研究.pdf

1、海底管線在海洋油氣資源開發(fā)中廣泛應(yīng)用，管線從外海沿著起伏不平的海床到近岸，波浪傳播方向與管線軸線分析往往存在不同夾角，斜坡的存在及波浪傳播方向的不同必然影響管線的受力和局部沖刷，直接關(guān)系到管線的安全運營。因此，研究近岸帶坡上管線表面所受波浪點壓力和整體所受波浪力變化情況，將波浪力和沖刷結(jié)合研究斜向波浪作用下斜坡上管線受力特性具有重要的科學(xué)價值和實際意義。
　　本文利用港池開展物理模型試驗研究，在港池中選用中值粒徑為0.219mm原

2、型沙鋪設(shè)1∶15的斜坡，斜坡坡腳線與波浪傳播方向夾角為45°。選擇直徑為0.048m的鋼管作為管線模型，通過改變波要素、埋深、管線與斜坡坡腳線夾角θ等參數(shù)進行試驗研究。
　　試驗結(jié)果表明:波浪斜向作用，管線表面各個位置所受波浪點壓力不同，局部沖刷加劇，不同位置受力變化趨勢不同。管線平鋪于海床時，增大相對波高H/h或Kc數(shù)，發(fā)現(xiàn)管線表面所受點壓力幅值的絕對值先增大后減小。以莫林森方程中的拖曳力系數(shù)CD、慣性力系數(shù)CM和上升力系數(shù)CL

3、為基礎(chǔ)，對管線截面所受波浪力分析。采用測力天平測量管線X、Y、Z三個方向所受到的波浪總力，發(fā)現(xiàn)X方向受力最大，Z方向次之，Y方向接近于零。在管線平鋪、上岸兩種情況中通過改變波要素、埋深對比總力變化趨勢，發(fā)現(xiàn)上岸情況受力較大;隨著管線與斜坡坡腳線夾角θ增大，三個方向受力幅值均先增大后減小，但取得最大值情況不同。同時埋深增大，X方向受力減小，Y、Z方向受力先增大后減小。對比管前、管后浪高，波浪經(jīng)過管線發(fā)生能量損失，波浪首先傳播接觸左側(cè)地形，