1.一种近海浅水区裸置悬空管道稳定性判别方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对待评价裸置悬空管道所在海域进行水文地质条件调查;
2)对待评价裸置悬空管道的实际悬空长度l和悬空高度进行调查;
3)计算裸置悬空管道的动水作用力;其中,根据Morision方程,裸置管道所受的水平力FH和垂直力FV分别为:式中,ρw为海水密度,R为管道的平均半径,CM为惯性力系数; 为管道中心位置处的波动水质点的水平加速度,CD为阻力系数;
式中, 为管道中心位置处的波动水质点的垂直加速度,CL为升力系数;
由于浅水区的波浪,其水质点的竖向分速通常很小,因此v可以忽略不计;则式(2)表示为:考虑浅水区波浪的特点,基于孤立波的假设条件,给出波浪场内任意一水质点的水平分速u为:则近海浅水区裸置管道悬空段所受波浪力为:
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式中,ρw为海水密度,kg/m ;g为重力加速度,取9.8m/s ;H为波高,m;R为管道的平均半径,m;d为静水深度,m;tanh(·)为双曲正切函数;sech(·)为双曲正割函数;x为水平方向变量,m;t为时间,s;CM为惯性力系数;CD为阻力系数;CL为升力系数;其中,CM、CD和CL通过悬空高度和水文地质条件得出;
4)对待评价裸置悬空管道进行受力分析;
5)利用静力法计算裸置悬空管道最大允许悬空长度计算表达式如式(7)所示;
式中,[σ]为材料许用应力,MPa;R1为管道内半径,m;R2为管道外半径,m;q为集中荷载kN/m;
6)对比l实际与lmax的数值,对待评价裸置管道的稳定性进行判别。
2.根据权利要求1所述的一种近海浅水区裸置悬空管道稳定性判别方法,其特征在于:步骤5)从管道最大静的弯曲应力不超过材料许用应力[σ]的角度出发进行管道失稳判别。
3.根据权利要求1所述的一种近海浅水区裸置悬空管道稳定性判别方法,其特征在于:步骤6)之后,当l实际≥lmax时,还具有对管道进行加固处理的相关步骤。