深海管道铺设及在位稳定性分析
| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-8页 |
| Abstract | 第8-10页 |
| 主要符号及说明 | 第11-19页 |
| 第1章 绪论 | 第19-34页 |
| 1.1 研究背景 | 第19-22页 |
| 1.2 研究现状 | 第22-31页 |
| 1.2.1 管道与土体相互作用 | 第23-26页 |
| 1.2.2 管道的应变特性 | 第26-27页 |
| 1.2.3 管道的铺设形态 | 第27-30页 |
| 1.2.4 滑坡和泥石流作对管道的影响 | 第30-31页 |
| 1.3 本文的主要内容 | 第31-33页 |
| 1.4 创新点 | 第33-34页 |
| 第2章 海底管道铺设过程中基本荷载分析 | 第34-43页 |
| 2.1 管道的基本形态 | 第34-37页 |
| 2.1.1 S型铺管中的管道形态 | 第34-35页 |
| 2.1.2 J型铺管中的管道形态 | 第35-36页 |
| 2.1.3 铺设后的管道 | 第36-37页 |
| 2.2 管道受到的外荷载 | 第37-43页 |
| 2.2.1 重力和浮力 | 第37页 |
| 2.2.2 水动力荷载 | 第37-38页 |
| 2.2.3 铺设过程中的土体抗力 | 第38-40页 |
| 2.2.4 海底滑坡和泥石流作用力 | 第40-43页 |
| 第3章 S型管道铺设的数值计算模型 | 第43-61页 |
| 3.1 引言 | 第43页 |
| 3.2 荷载和控制方程 | 第43-48页 |
| 3.2.1 管段Ⅰ：曲率由托管架控制 | 第44-45页 |
| 3.2.2 管段Ⅱ：曲率受弯矩影响 | 第45-46页 |
| 3.2.3 管段Ⅲ：悬链线 | 第46-47页 |
| 3.2.4 管段Ⅳ：与海床接触的管道 | 第47-48页 |
| 3.3 数值计算 | 第48-54页 |
| 3.3.1 迭代过程 | 第48-52页 |
| 3.3.2 比较和讨论 | 第52-54页 |
| 3.4 参数分析 | 第54-59页 |
| 3.4.1 基本参数 | 第54页 |
| 3.4.2 升离点LOP位置的影响 | 第54-56页 |
| 3.4.3 水流的影响 | 第56-57页 |
| 3.4.4 海床刚度的影响 | 第57-59页 |
| 3.5 小结 | 第59-61页 |
| 第4章 J型管道铺设的数值计算分析 | 第61-77页 |
| 4.1 引言 | 第61-62页 |
| 4.2 控制方程 | 第62-64页 |
| 4.2.1 水中段管道 | 第62-63页 |
| 4.2.2 海床铺设段 | 第63-64页 |
| 4.3 数值求解 | 第64-69页 |
| 4.3.1 迭代过程 | 第64-66页 |
| 4.3.2 计算过程 | 第66-67页 |
| 4.3.3 算例及比较 | 第67-69页 |
| 4.4 参数分析 | 第69-76页 |
| 4.4.1 水深的影响 | 第70-71页 |
| 4.4.2 海流的影响 | 第71-73页 |
| 4.4.3 顶角的影响 | 第73-74页 |
| 4.4.4 海床刚度的影响 | 第74-76页 |
| 4.5 小结 | 第76-77页 |
| 第5章 塑性海床上J型铺管的解析解研究 | 第77-110页 |
| 5.1 引言 | 第77-79页 |
| 5.2 控制方程 | 第79-86页 |
| 5.2.1 悬链段 | 第80-81页 |
| 5.2.2 边界层段 | 第81-82页 |
| 5.2.3 触地段 | 第82-84页 |
| 5.2.4 回弹段 | 第84-86页 |
| 5.3 刚塑性海床算法 | 第86-91页 |
| 5.3.1 连续条件 | 第86-88页 |
| 5.3.2 方程简化 | 第88-90页 |
| 5.3.3 方程求解 | 第90-91页 |
| 5.4 弹塑性海床算法 | 第91-92页 |
| 5.4.1 连续条件 | 第91-92页 |
| 5.4.2 方程简化及求解 | 第92页 |
| 5.5 模型应用 | 第92-107页 |
| 5.5.1 基本参数计算 | 第92-94页 |
| 5.5.2 海床刚度对管道整体的影响 | 第94-97页 |
| 5.5.3 海床刚度对触地段的影响 | 第97-104页 |
| 5.5.4 回弹刚度的影响 | 第104-107页 |
| 5.6 小结 | 第107-110页 |
| 第6章 管土动力循环相互作用离心机实验研究 | 第110-132页 |
| 6.1 引言 | 第110-111页 |
| 6.2 离心机模型实验介绍 | 第111-112页 |
| 6.3 TDZ初步动力计算分析 | 第112-114页 |
| 6.4 实验方案设计 | 第114-117页 |
| 6.5 实验装置介绍 | 第117-119页 |
| 6.6 土体制备 | 第119-121页 |
| 6.7 实验结果分析 | 第121-129页 |
| 6.7.1 浮力修正 | 第121页 |
| 6.7.2 A组位移控制实验 | 第121-124页 |
| 6.7.3 B组位移控制运动实验 | 第124-127页 |
| 6.7.4 C组位移与荷载组合控制实验 | 第127-128页 |
| 6.7.5 土体含水量变化 | 第128-129页 |
| 6.8 小结 | 第129-132页 |
| 6.8.1 铺管过程 | 第129-130页 |
| 6.8.2 在位状态 | 第130-132页 |
| 第7章 管道触地段大比尺动力模型实验 | 第132-150页 |
| 7.1 前言 | 第132页 |
| 7.2 实验装置介绍 | 第132-136页 |
| 7.2.1 模型槽 | 第132-133页 |
| 7.2.2 制动装置 | 第133页 |
| 7.2.3 模型管道 | 第133-134页 |
| 7.2.4 实验土样 | 第134-136页 |
| 7.3 实验步骤 | 第136-137页 |
| 7.4 静力铺设过程 | 第137-141页 |
| 7.4.1 管道埋深变化 | 第137-139页 |
| 7.4.2 孔压分布变化 | 第139-140页 |
| 7.4.3 管土相互作用模型验证 | 第140-141页 |
| 7.5 动力铺管实验 | 第141-144页 |
| 7.5.1 管道埋深变化 | 第141-142页 |
| 7.5.2 孔压分布变化 | 第142-144页 |
| 7.6 钢悬链线立管动力实验 | 第144-147页 |
| 7.6.1 管道埋深变化 | 第144-145页 |
| 7.6.2 孔压分布变化 | 第145-147页 |
| 7.7 土体强度变化 | 第147-149页 |
| 7.8 小结 | 第149-150页 |
| 第8章 管土动力循环作用向量式有限元分析 | 第150-167页 |
| 8.1 计算方法介绍 | 第150-157页 |
| 8.1.1 结构离散 | 第151页 |
| 8.1.2 途径离散和运动 | 第151-153页 |
| 8.1.3 杆件单元变形和内力计算 | 第153-155页 |
| 8.1.4 外力计算 | 第155-156页 |
| 8.1.5 显式时间积分计算位移 | 第156-157页 |
| 8.2 外荷载计算 | 第157-158页 |
| 8.3 动力铺设过程分析 | 第158-163页 |
| 8.3.1 管道初始形态计算 | 第158-159页 |
| 8.3.2 位移响应 | 第159-162页 |
| 8.3.3 内力响应 | 第162-163页 |
| 8.4 钢悬链立管动力管土相互作用分析 | 第163-166页 |
| 8.4.1 位移响应 | 第163-165页 |
| 8.4.2 内力响应 | 第165-166页 |
| 8.5 总结 | 第166-167页 |
| 第9章 海底滑坡下的管道稳定性分析——轻管 | 第167-191页 |
| 9.1 引言 | 第167-168页 |
| 9.2 受力分析 | 第168-169页 |
| 9.3 控制方程 | 第169-172页 |
| 9.3.1 管段一 | 第170-171页 |
| 9.3.2 管段二 | 第171页 |
| 9.3.3 管段三 | 第171-172页 |
| 9.3.4 管段四 | 第172页 |
| 9.4 求解过程 | 第172-175页 |
| 9.5 模型验证 | 第175-177页 |
| 9.6 参数分析 | 第177-190页 |
| 9.6.1 滑坡作用力的影响 | 第177-179页 |
| 9.6.2 滑坡宽度的影响 | 第179-182页 |
| 9.6.3 侧向土体抗力的影响 | 第182-184页 |
| 9.6.4 轴向土体抗力的影响 | 第184-187页 |
| 9.6.5 初始应力的影响 | 第187-190页 |
| 9.7 小结 | 第190-191页 |
| 第10章 海底滑坡下的管道稳定性分析——重管 | 第191-214页 |
| 10.1 引言 | 第191-192页 |
| 10.2 受力分析 | 第192-193页 |
| 10.3 控制方程 | 第193-195页 |
| 10.3.1 管段一 | 第194页 |
| 10.3.2 管段二 | 第194-195页 |
| 10.3.3 管段三 | 第195页 |
| 10.3.4 管段四 | 第195页 |
| 10.4 求解过程 | 第195页 |
| 10.5 模型验证 | 第195-197页 |
| 10.6 参数分析 | 第197-212页 |
| 10.6.1 滑坡作用力的影响 | 第197-199页 |
| 10.6.2 滑坡宽度的影响 | 第199-202页 |
| 10.6.3 侧向土体抗力的影响 | 第202-207页 |
| 10.6.4 轴向土体抗力的影响 | 第207-209页 |
| 10.6.5 初始应力的影响 | 第209-212页 |
| 10.7 小结 | 第212-214页 |
| 第11章 结论与建议 | 第214-217页 |
| 11.1 本文主要结论 | 第214-216页 |
| 11.2 下一步研究工作的建议 | 第216-217页 |
| 参考文献 | 第217-225页 |
| 附录 作者简历及在学期间所取得的科研成果 | 第225-228页 |
