[发明专利]一种近海浅水区裸置悬空管道稳定性判别方法

权利要求书

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F_H和垂直力F_V分别为：

式中，ρ_w为海水密度，R为管道的平均半径，C_M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，C_D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，C_L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：

式中，ρ_w为海水密度，kg/m³；g为重力加速度，取9.8m/s²；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；C_M为惯性力系数；C_D为阻力系数；C_L为升力系数；其中，C_M、C_D和C_L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l_max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≥l_max时，还具有对管道进行加固处理的相关步骤。