徐万海，谢武德，高喜峰，马烨璇

（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072）

海底多段悬跨管道涡激振动特性分析

徐万海，谢武德，高喜峰，马烨璇

（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072）

深海海底多跨管道相比于单跨，其涡激振动行为却更为复杂。文章考虑了两端跨肩和中间支撑处的管—土作用边界条件，提出了多跨管道涡激振动预报模型，标定了模型参数，并重点分析了跨肩边界条件、中间支撑条件和悬跨长度对管道涡激振动特性的影响。结果表明：较大的两端边界处扭转弹簧弹性系数、较大的中间支撑处扭转和拉伸弹簧弹性系数和较短的悬跨长度，会限制管道结构高阶模态的激发，同时还发现了振动能量会在相邻管跨之间传递的现象。

海底管道；流—固耦合；涡激振动；多跨

0 引言

海底管道是深海油气开采输运不可或缺的关键设备。由于深海海底地形复杂，地势大量起伏，加之海流冲刷作用，直接铺设于海底的管道频繁出现悬跨，由此引发的悬跨管段涡激振动是导致管道结构疲劳损伤的重要因素[1]。

长期以来，人们更多地关注单跨管道涡激振动问题[2-4]，缺乏对多跨管道涡激振动的深入研究。与单跨管道相比，多跨管道的边界条件更加复杂、振动常呈现多模态、危险性更高等特点。近期，挪威的MARINTEK机构研究了多跨单模态和多跨多模态的涡激振动特性，采用特殊弹簧装置近似两端跨肩处的土体边界对管道作用[5-6]，部分实验成果反映在最新推荐的海底管道设计规范DNV-RP-F105[7]上。……