海底管道懸跨段振動(dòng)特性及允許懸空長(zhǎng)度研究

安振武，穆　頃，張洪才

(1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452；2.天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300452)

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海底管道懸跨段振動(dòng)特性及允許懸空長(zhǎng)度研究

安振武1，穆頃1，張洪才2

(1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452；2.天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300452)

分析海底管道懸跨段受力,推導(dǎo)出管道振動(dòng)微分方程,進(jìn)而得到管道動(dòng)力特性方程，求得管道的自振頻率。為防止管道發(fā)生橫向渦激共振現(xiàn)象,以漩渦發(fā)放頻率小于0.7倍的管道固有頻率和約化速度為控制條件,確定管道允許懸空長(zhǎng)度。實(shí)例計(jì)算分析管外來(lái)流速度、軸向力和管道外形尺寸等因素對(duì)管道固有頻率和允許跨長(zhǎng)的影響，給出一般允許懸空長(zhǎng)度的確定方法。

懸跨管道；固有頻率；渦激共振；允許長(zhǎng)度

海底管線是海洋油氣開發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分[1]，具有輸送連續(xù)、管理方便、效率高、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為海上油氣田的“生命線”。但是由于海底的地形地貌構(gòu)造，波浪與海流的沖刷作用，海底沙丘運(yùn)動(dòng)以及土壤性能的改變等原因，海底管線經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與海床表面不直接接觸的懸空段，即管跨段[2]。

管跨的出現(xiàn)改變了海底管道所承受的載荷形式和應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)海流或波生流流經(jīng)懸跨管道時(shí)，常伴隨著周期性的漩渦發(fā)放，這種漩渦泄放現(xiàn)象會(huì)使懸跨管道在順流方向及橫流方向上發(fā)生振動(dòng)，即渦激振動(dòng)[3]。渦激振動(dòng)是決定海底管道使用壽命、引發(fā)管道疲勞破壞的主要因素。……