淺水海洋平臺懸跨式隔水管設計方法

王 召， 屈 衍， 羅 嵐， 秦 偉

(南方科技大學 海洋科學與工程系， 廣東 深圳 518005)

0 引 言

隔水管是連接海洋平臺與海底井口的重要設備，隔水管的受力非常復雜，其強度分析和疲勞校核在設計中非常重要。隔水管主要有頂部張力式和固定式兩種形式，前者主要應用于浮式鉆井船，后者主要應用于導管架平臺、自升式平臺等[1]。國內對隔水管的力學性能分析進行了許多研究：李軍強等[2]采用隨機振動的理論和方法進行隨機載荷波浪力作用下立管的隨機振動研究；賈星蘭等[3]采用泛函變方法導出隔水管的振動微分方程，對隔水管進行動力響應分析；林?；ǖ萚4]探討在波浪流共同作用下隔水管的動力響應并進行渦激振動(Vortex-Induced Vibration，VIV)分析。在某些實際項目中，出于成本控制和施工要求，淺水可移動式生產平臺隔水管可采用懸跨式，即水下部分沒有支撐結構，僅在平臺甲板上設置限位結構，同時在海底采用混凝土底座以增強隔水管的總體穩定性，具體如圖1[5]所示。本文對隔水管進行簡化計算，分析強度極限和VIV疲勞，并提出改善VIV疲勞的方法[6]。

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1 懸跨式隔水管設計流程及方法

圖2為懸跨式隔水管設計流程圖。在進行隔水管設計分析時需要注意分析中不考慮土壤的作用，將隔水管等效為截面屬性相同的管道。等效模型雖然不能表示隔水管內部不同管道的拉伸狀況，但是整個模型的有效張力是準確的，以這種方式對系統進行建模的優點是可以快速地評估隔水管系統的整體行為?！?br>