[发明专利]一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法

权利要求书

1.一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤101：确定管道基本参数；

步骤102：确定吊机布置方案；

步骤103：建立管道吊装下沟有限元模型；

步骤104：预估各吊点吊力，并在管道各吊点位置上施加吊力；

步骤105：计算管道吊装下沟应力和位移；

步骤106：管道吊装下沟控制条件判断；具体包括：

步骤S1，判断是否满足吊机起吊规律，若满足则进行步骤S2，否则首先返回步骤104调整各吊点吊力，无法得到合理方案时再返回步骤102调整吊机布置方案；

步骤S2，判断是否满足吊机承受力要求，若满足则进行步骤S3，否则首先返回步骤104调整各吊点吊力，无法得到合理方案时再返回步骤102调整吊机布置方案；

步骤S3，判断是否满足防撞要求，即管道是否碰撞管沟沟壁及管道是否碰撞吊机吊臂，若满足则进行步骤S4，否则首先返回步骤104调整各吊点吊力，无法得到合理方案时再返回步骤102调整吊机布置方案；

步骤S4，判断是否满足管道应力要求，若满足则进行步骤107，否则首先返回步骤104调整各吊点吊力，无法得到合理方案时再返回步骤102调整吊机布置方案；

步骤107：调整各吊点吊力和吊机布置方案，得到合理管道吊装下沟方案。

2.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，步骤101中，管道基本参数包括：管径、壁厚、下沟深度。

3.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，步骤102中，包括确定吊机型号、吊机台数和间距。

4.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，步骤103中具体包含：

(a)管道简化为三维薄壁单元；

(b)管道与土体之间的摩擦和支撑作用采用接触单元模拟；

(c)假设计算管段足够长，吊装下沟部位不会对计算管段端部产生影响；

(d)计算管段两端采用自由约束；

(e)吊机对管道的起吊作用简化为集中载荷施加于管道节点上。

5.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，步骤104中，各吊点吊力按照水平方向和竖直方向进行分解。

6.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，吊机起吊规律满足公式(1)

式中，V_i为未起吊时管道第i吊点横截面中心与吊臂顶点的水平距离；H_i为未起吊时管道第i吊点横截面中心与吊臂顶点的垂直距离；V_hi为管道第i吊点的水平位移；V_vi为管道第i吊点的竖向位移；F_hi为管道第i吊点的水平吊力分量；F_vi为管道第i吊点的竖向吊力分量。

7.根据权利要求1所述的一种油气长输管道吊装下沟数值模拟方法，其特征在于，第i台吊机的承载力条件为公式(2)所示：

式中，F_i为第i台吊机的实际吊力，应包含吊钩或吊篮结构的重量；L_i为第i台吊机的实际力臂；F_oi为第i台吊机在吊绳垂直状态下的起吊能力；L_oi为第i台吊机在吊绳垂直状态下的力臂。