丁红岩 ， 乐丛欢 ， 张浦阳

（1天津大学建筑工程学院，天津 300072；2天津市土木工程结构及新材料重点实验室，天津 300072）

双层立管在船舶撞击作用下结构行为分析

丁红岩1，2， 乐丛欢1， 张浦阳1，2

（1天津大学建筑工程学院，天津 300072；2天津市土木工程结构及新材料重点实验室，天津 300072）

以船舶与立管碰撞为研究对象，采用三维有限元模拟碰撞过程，显式动力求解分析双层立管在侧向碰撞作用下的结构行为，得到碰撞过程中撞击力、结构响应、损伤变形等一般性规律，计算分析了边界约束条件、撞击质量、撞击速度、立管内压以及轴向预拉力参数的影响。结果表明，边界条件对于结构的固有频率、撞击力、结构损伤变形影响较大；撞击质量及速度是决定撞击力及变形的最主要的因素；内压的存在使得最大撞击力变小以及立管局部变形变小；在一定范围内的轴拉力越大，碰撞引起最大撞击力越大，整体变形反而变小。

数值仿真；立管—船舶碰撞；变形；碰撞力

1 前 言

海洋立管是连接海上平台和海底井口的关键部件，也是海洋管道整个系统中重要而薄弱的部分。双层立管（如图1）由内钢管（Carrier pipe）和坚硬的外套管（Jacket pipe）构成的，具有绝热性好，强度和质量大，不易损伤破坏的优点，能更好地满足油气运输的要求，是一种比较理想的海底油气运输设备[1]。

立管在复杂的海洋环境中工作，除了受到正常的工作荷载，海风、波浪、海流和海冰等环境荷载的作用外，还可能受到偶然荷载作用，如船舶在停靠或是失控情况下，与平台附近的立管可能发生碰撞。……