钢悬链立管触地段局部管土相互作用研究
作者单位:天津大学
学位级别:硕士
导师姓名:余杨
授予年度:2022年
学科分类:0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082003[工学-油气储运工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造]
主 题:钢悬链线立管 触地段 管土相互作用 数值仿真 土体重塑模型
摘 要:钢悬链立管触地段管土相互作用与立管系统的安全息息相关。本文通过自定义ABAQUS用户子程序,将土体强度变化与CEL方法相结合,建立了触地段局部管土相互作用的模型。通过与过去的研究对比,验证了模型的可靠性,并通过改变载荷加载方式,模拟了管道多种运动形式下的管土相互作用。研究了土体抗力及沟槽发展,并对多种因素进行了敏感性分析。在管道发生竖向位移的情况下,确定了载荷加载方式为位移控制,分析步加载形式为线性。调整模型并对载荷加载方式,管道贯入深度、速度,接触摩擦等非土体相关因素进行了敏感性研究,分析管道贯入土体过程中的土体变形及抗力变化。此外,还对抗剪强度,重塑参数等土体相关因素进行了敏感性分析。研究了土体变形的应力分布情况,确定了不同因素对土体强度的影响规律。研究了管道发生横向位移时的管土相互作用,在竖向位移恒定下,对初始埋深,土体强度,土体重塑参数和管道横移速度进行敏感性分析,得到土体抗力与相关因素的影响关系。在竖向位移不恒定,即竖向力恒定情况下,研究了管道的自沉效应和摩擦的影响。对管道横、竖向耦合位移运动情况,研究了管道斜向贯入角度对土体抗力的影响,得到了横向、竖向抗力的变化规律,提出了一种简单的近似屈服包络线计算方法。在管道横向、竖向循环位移中,研究了循环次数,外载荷等因素引起的土体抗力变化。