《海底管道力學》是2018年由 科學出版社出版的一本圖書
基本介紹
- ISBN：9787030569097
- 出版時間：2018-05-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
《海底管道力學》內容涉及海底管道發展現狀，管道力學中的基本理論方法，海底管道設計、強度及穩定性分析，拖拽法、“S”型、“J”型鋪設力學，海底管道極限沖刷長度、流固耦合振動計算，管道熱屈曲理論分析方法，墜落物衝擊、拋錨作業、拖網作業等對海底管道的機械損傷分析，海底滑坡、地震作用下的管道力學等。
目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 海底管道特點及分類 2
1.2.1 海底管道特點 2
1.2.2 海底管道分類 3
1.3 海底管道發展現狀 4
1.3.1 海底管道建設現狀 4
1.3.2 海底管道材料發展現狀 5
1.3.3 海底管道鋪設方法及套用現狀 6
參考文獻 8
第2章 海底管道力學基礎理論 9
2.1 海洋水動力理論 9
2.1.1 波浪的作用 9
2.1.2 海流的作用 16
2.2 彈性地基梁理論 17
2.2.1 彈性地基梁的特點 17
2.2.2 彈性地基模型分類 18
2.2.3 彈性地基梁求解方法 19
2.3 縱橫彎曲彈性基礎梁理論 19
2.3.1 軸向力為拉力 20
2.3.2 軸向力為壓力 25
2.4 加權殘數法理論 29
2.4.1 基本概念 29
2.4.2 基本方法 30
2.4.3 試函式選擇 31
參考文獻 32
第3章 海底管道設計基本方法 33
3.1 海底管道載荷 33
3.1.1 載荷效應係數與載荷組合 33
3.1.2 功能載荷 34
3.1.3 特徵載荷效應 34
3.1.4 環境載荷 34
3.1.5 建造載荷 35
3.1.6 偶然載荷 35
3.1.7 其他載荷 35
3.2 海底管道設計 36
3.2.1 管道設計規範 36
3.2.2 管壁厚度設計 36
3.2.3 管材等級選擇 36
3.2.4 環向應力設計 37
3.2.5 等效應力設計 37
3.2.6 靜水壓潰設計 37
3.3 海底管道強度 38
3.3.1 內外壓作用下的管壁應力 39
3.3.2 溫度變化引起的管壁應力 41
3.3.3 管材強度校核 43
3.4 海底管道穩定性 44
3.4.1 海底管道穩定性條件 44
3.4.2 保持海底管道穩定性措施 45
3.4.3 海底管道埋設深度 45
3.4.4 海底管道錨固 47
參考文獻 47
第4章 海底管道鋪設力學 48
4.1 海洋管道直接漂浮拖運分析 48
4.1.1 模型建立 48
4.1.2 理論分析 50
4.1.3 算例分析 52
4.2 多浮筒海洋管道拖運分析 54
4.2.1 模型建立 54
4.2.2 理論分析 58
4.2.3 算例分析 60
4.3 海洋管道漂浮鋪設充水下沉分析 63
4.3.1 模型建立 63
4.3.2 理論分析 64
4.3.3 非線性方程組求解 74
4.3.4 管道強度計算 74
4.3.5 算例分析 75
4.4 海底管道“J”型鋪設力學 76
4.4.1 模型建立 76
4.4.2 理論分析 77
4.4.3 算例分析 83
4.5 海底管道“S”型與“J”型鋪設力學對比分析 83
4.5.1 模型建立 84
4.5.2 理論分析 84
4.5.3 計算方法 87
4.5.4 算例分析 88
參考文獻 89
第5章 海底管道振動分析 90
5.1 渦激振動基本原理 90
5.1.1 旋渦的形成 90
5.1.2 渦激振動 91
5.2 渦激振動控制參數 91
5.2.1 流體參數 91
5.2.2 結構參數 92
5.2.3 流固耦合參數 92
5.3 海底管道極限沖刷長度 93
5.3.1 管道自振頻率計算 93
5.3.2 管道極限沖刷長度確定 98
5.3.3 套用舉例 101
5.4 軸向力作用下海底管道極限沖刷長度 103
5.4.1 模型建立 103
5.4.2 理論分析 104
5.4.3 套用舉例 109
5.5 海底輸油管道耦合振動分析 111
5.5.1 流-固耦合彎曲振動方程 111
5.5.2 液-固耦合彎曲振動的頻率方程 113
5.5.3 管道極限沖刷長度確定 116
5.6 充液不滿海底管道耦合振動分析 116
5.6.1 流-固耦合彎曲振動微分方程 117
5.6.2 海底管道自振頻率 122
5.6.3 管道的極限沖刷長度 126
5.7 海底管道振動與疲勞分析 127
5.7.1 懸跨管道渦激振動動力回響分析 127
5.7.2 懸跨管道疲勞可靠性分析 128
參考文獻 132
第6章 海底管道熱屈曲分析 133
6.1 剛性海床上海底管道熱屈曲 133
6.1.1 剛性海床上管道垂向熱屈曲 133
6.1.2 剛性海床上管道側向熱屈曲 136
6.2 剛性海床上外力觸發管道熱屈曲 137
6.2.1 剛性海床集中力觸發管道垂向熱屈曲 137
6.2.2 剛性海床集中力觸發管道側向熱屈曲 139
6.3 柔軟海床上海底管道垂向熱屈曲 140
6.3.1 模型建立 140
6.3.2 理論推導 141
6.4 最小屈曲間距判別方法 145
6.4.1 軸向力判別法 145
6.4.2 滑動距離判斷法 146
參考文獻 146
第7章 海底管道機械損傷分析 148
7.1 墜落物衝擊海底管道 148
7.1.1 能量法 148
7.1.2 經驗公式法 150
7.2 拋錨作業衝擊海底管道 151
7.2.1 理論分析 151
7.2.2 實驗研究 155
7.2.3 錨擊機率 155
7.3 拖網作業對海底管道影響 157
7.3.1 拖網作業特點 157
7.3.2 理論分析 157
參考文獻 160
第8章 海床災害下海底管道力學 162
8.1 海底滑坡對管道影響 162
8.1.1 滑坡區管道力學模型 163
8.1.2 管道各段控制方程 164
8.1.3 計算結果分析 165
8.2 海床斷層運動對管道影響 166
8.2.1 理論解析方法 166
8.2.2 試驗方法 172
8.2.3 數值仿真 172
8.3 地震波作用下管道應力與應變 175
8.3.1 地震時地基土體變形 175
8.3.2 地震時管道應力 177
8.4 海底管道抗震設計與措施 178
8.4.1 海底管道抗震設計 178
8.4.2 海底管道抗震措施 178
參考文獻 178
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 海底管道特點及分類 2
1.2.1 海底管道特點 2
1.2.2 海底管道分類 3
1.3 海底管道發展現狀 4
1.3.1 海底管道建設現狀 4
1.3.2 海底管道材料發展現狀 5
1.3.3 海底管道鋪設方法及套用現狀 6
參考文獻 8
第2章 海底管道力學基礎理論 9
2.1 海洋水動力理論 9
2.1.1 波浪的作用 9
2.1.2 海流的作用 16
2.2 彈性地基梁理論 17
2.2.1 彈性地基梁的特點 17
2.2.2 彈性地基模型分類 18
2.2.3 彈性地基梁求解方法 19
2.3 縱橫彎曲彈性基礎梁理論 19
2.3.1 軸向力為拉力 20
2.3.2 軸向力為壓力 25
2.4 加權殘數法理論 29
2.4.1 基本概念 29
2.4.2 基本方法 30
2.4.3 試函式選擇 31
參考文獻 32
第3章 海底管道設計基本方法 33
3.1 海底管道載荷 33
3.1.1 載荷效應係數與載荷組合 33
3.1.2 功能載荷 34
3.1.3 特徵載荷效應 34
3.1.4 環境載荷 34
3.1.5 建造載荷 35
3.1.6 偶然載荷 35
3.1.7 其他載荷 35
3.2 海底管道設計 36
3.2.1 管道設計規範 36
3.2.2 管壁厚度設計 36
3.2.3 管材等級選擇 36
3.2.4 環向應力設計 37
3.2.5 等效應力設計 37
3.2.6 靜水壓潰設計 37
3.3 海底管道強度 38
3.3.1 內外壓作用下的管壁應力 39
3.3.2 溫度變化引起的管壁應力 41
3.3.3 管材強度校核 43
3.4 海底管道穩定性 44
3.4.1 海底管道穩定性條件 44
3.4.2 保持海底管道穩定性措施 45
3.4.3 海底管道埋設深度 45
3.4.4 海底管道錨固 47
參考文獻 47
第4章 海底管道鋪設力學 48
4.1 海洋管道直接漂浮拖運分析 48
4.1.1 模型建立 48
4.1.2 理論分析 50
4.1.3 算例分析 52
4.2 多浮筒海洋管道拖運分析 54
4.2.1 模型建立 54
4.2.2 理論分析 58
4.2.3 算例分析 60
4.3 海洋管道漂浮鋪設充水下沉分析 63
4.3.1 模型建立 63
4.3.2 理論分析 64
4.3.3 非線性方程組求解 74
4.3.4 管道強度計算 74
4.3.5 算例分析 75
4.4 海底管道“J”型鋪設力學 76
4.4.1 模型建立 76
4.4.2 理論分析 77
4.4.3 算例分析 83
4.5 海底管道“S”型與“J”型鋪設力學對比分析 83
4.5.1 模型建立 84
4.5.2 理論分析 84
4.5.3 計算方法 87
4.5.4 算例分析 88
參考文獻 89
第5章 海底管道振動分析 90
5.1 渦激振動基本原理 90
5.1.1 旋渦的形成 90
5.1.2 渦激振動 91
5.2 渦激振動控制參數 91
5.2.1 流體參數 91
5.2.2 結構參數 92
5.2.3 流固耦合參數 92
5.3 海底管道極限沖刷長度 93
5.3.1 管道自振頻率計算 93
5.3.2 管道極限沖刷長度確定 98
5.3.3 套用舉例 101
5.4 軸向力作用下海底管道極限沖刷長度 103
5.4.1 模型建立 103
5.4.2 理論分析 104
5.4.3 套用舉例 109
5.5 海底輸油管道耦合振動分析 111
5.5.1 流-固耦合彎曲振動方程 111
5.5.2 液-固耦合彎曲振動的頻率方程 113
5.5.3 管道極限沖刷長度確定 116
5.6 充液不滿海底管道耦合振動分析 116
5.6.1 流-固耦合彎曲振動微分方程 117
5.6.2 海底管道自振頻率 122
5.6.3 管道的極限沖刷長度 126
5.7 海底管道振動與疲勞分析 127
5.7.1 懸跨管道渦激振動動力回響分析 127
5.7.2 懸跨管道疲勞可靠性分析 128
參考文獻 132
第6章 海底管道熱屈曲分析 133
6.1 剛性海床上海底管道熱屈曲 133
6.1.1 剛性海床上管道垂向熱屈曲 133
6.1.2 剛性海床上管道側向熱屈曲 136
6.2 剛性海床上外力觸發管道熱屈曲 137
6.2.1 剛性海床集中力觸發管道垂向熱屈曲 137
6.2.2 剛性海床集中力觸發管道側向熱屈曲 139
6.3 柔軟海床上海底管道垂向熱屈曲 140
6.3.1 模型建立 140
6.3.2 理論推導 141
6.4 最小屈曲間距判別方法 145
6.4.1 軸向力判別法 145
6.4.2 滑動距離判斷法 146
參考文獻 146
第7章 海底管道機械損傷分析 148
7.1 墜落物衝擊海底管道 148
7.1.1 能量法 148
7.1.2 經驗公式法 150
7.2 拋錨作業衝擊海底管道 151
7.2.1 理論分析 151
7.2.2 實驗研究 155
7.2.3 錨擊機率 155
7.3 拖網作業對海底管道影響 157
7.3.1 拖網作業特點 157
7.3.2 理論分析 157
參考文獻 160
第8章 海床災害下海底管道力學 162
8.1 海底滑坡對管道影響 162
8.1.1 滑坡區管道力學模型 163
8.1.2 管道各段控制方程 164
8.1.3 計算結果分析 165
8.2 海床斷層運動對管道影響 166
8.2.1 理論解析方法 166
8.2.2 試驗方法 172
8.2.3 數值仿真 172
8.3 地震波作用下管道應力與應變 175
8.3.1 地震時地基土體變形 175
8.3.2 地震時管道應力 177
8.4 海底管道抗震設計與措施 178
8.4.1 海底管道抗震設計 178
8.4.2 海底管道抗震措施 178
參考文獻 178
