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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 海底管道特点及分类2

1.2.1 海底管道特点2

1.2.2 海底管道分类3

1.3 海底管道发展现状4

1.3.1 海底管道建设现状4

1.3.2 海底管道材料发展现状5

1.3.3 海底管道铺设方法及应用现状6

参考文献8

第2章 海底管道力学基础理论9

2.1 海洋水动力理论9

2.1.1 波浪的作用9

2.1.2 海流的作用16

2.2 弹性地基梁理论17

2.2.1 弹性地基梁的特点17

2.2.2 弹性地基模型分类18

2.2.3 弹性地基梁求解方法19

2.3 纵横弯曲弹性基础梁理论19

2.3.1 轴向力为拉力20

2.3.2 轴向力为压力25

2.4 加权残数法理论29

2.4.1 基本概念29

2.4.2 基本方法30

2.4.3 试函数选择31

参考文献32

第3章 海底管道设计基本方法33

3.1 海底管道载荷33

3.1.1 载荷效应系数与载荷组合33

3.1.2 功能载荷34

3.1.3 特征载荷效应34

3.1.4 环境载荷34

3.1.5 建造载荷35

3.1.6 偶然载荷35

3.1.7 其他载荷35

3.2 海底管道设计36

3.2.1 管道设计规范36

3.2.2 管壁厚度设计36

3.2.3 管材等级选择36

3.2.4 环向应力设计37

3.2.5 等效应力设计37

3.2.6 静水压溃设计37

3.3 海底管道强度38

3.3.1 内外压作用下的管壁应力39

3.3.2 温度变化引起的管壁应力41

3.3.3 管材强度校核43

3.4 海底管道稳定性44

3.4.1 海底管道稳定性条件44

3.4.2 保持海底管道稳定性措施45

3.4.3 海底管道理设深度45

3.4.4 海底管道锚固47

参考文献47

第4章 海底管道铺设力学48

4.1 海洋管道直接漂浮拖运分析48

4.1.1 模型建48

4.1.2 理论分析50

4.1.3 算例分析52

4.2 多浮筒海洋管道拖运分析54

4.2.1 模型建立54

4.2.2 理论分析58

4.2.3 算例分析60

4.3 海洋管道漂浮铺设充水下沉分析63

4.3.1 模型建立63

4.3.2 理论分析64

4.3.3 非线性方程组求解74

4.3.4 管道强度计算74

4.3.5 算例分析75

4.4 海底管道“J”型铺设力学76

4.4.1 模型建立76

4.4.2 理论分析77

4.4.3 算例分析83

4.5 海底管道“S”型与“J”型铺设力学对比分析83

4.5.1 模型建立84

4.5.2 理论分析84

4.5.3 计算方法87

4.5.4 算例分析88

参考文献89

第5章 海底管道振动分析90

5.1 涡激振动基本原理90

5.1.1 旋涡的形成90

5.1.2 涡激振动91

5.2 涡激振动控制参数91

5.2.1 流体参数91

5.2.2 结构参数92

5.2.3 流固耦合参数92

5.3 海底管道极限冲刷长度93

5.3.1 管道自振频率计算93

5.3.2 管道极限冲刷长度确定98

5.3.3 应用举例101

5.4 轴向力作用下海底管道极限冲刷长度103

5.4.1 模型建立103

5.4.2 理论分析104

5.4.3 应用举例109

5.5 海底输油管道耦合振动分析111

5.5.1 流-固耦合弯曲振动方程111

5.5.2 液-固耦合弯曲振动的频率方程113

5.5.3 管道极限冲刷长度确定116

5.6 充液不满海底管道耦合振动分析116

5.6.1 流-固耦合弯曲振动微分方程117

5.6.2 海底管道自振频率122

5.6.3 管道的极限冲刷长度126

5.7 海底管道振动与疲劳分析127

5.7.1 悬跨管道涡激振动动力响应分析127

5.7.2 悬跨管道疲劳可靠性分析128

参考文献132

第6章 海底管道热屈曲分析133

6.1 刚性海床上海底管道热屈曲133

6.1.1 刚性海床上管道垂向热屈曲133

6.1.2 刚性海床上管道侧向热屈曲136

6.2 刚性海床上外力触发管道热屈曲137

6.2.1 刚性海床集中力触发管道垂向热屈曲137

6.2.2 刚性海床集中力触发管道侧向热屈曲139

6.3 柔软海床上海底管道垂向热屈曲140

6.3.1 模型建立140

6.3.2 理论推导141

6.4 最小屈曲间距判别方法145

6.4.1 轴向力判别法145

6.4.2 滑动距离判断法146

参考文献146

第7章 海底管道机械损伤分析148

7.1 坠落物冲击海底管道148

7.1.1 能量法148

7.1.2 经验公式法150

7.2 抛锚作业冲击海底管道151

7.2.1 理论分析151

7.2.2 实验研究155

7.2.3 锚击概率155

7.3 拖网作业对海底管道影响157

7.3.1 拖网作业特点157

7.3.2 理论分析157

参考文献160

第8章 海床灾害下海底管道力学162

8.1 海底滑坡对管道影响162

8.1.1 滑坡区管道力学模型163

8.1.2 管道各段控制方程164

8.1.3 计算结果分析165

8.2 海床断层运动对管道影响166

8.2.1 理论解析方法166

8.2.2 试验方法172

8.2.3 数值仿真172

8.3 地震波作用下管道应力与应变175

8.3.1 地震时地基土体变形175

8.3.2 地震时管道应力177

8.4 海底管道抗震设计与措施178

8.4.1 海底管道抗震设计178

8.4.2 海底管道抗震措施178

参考文献178