[发明专利]一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法

权利要求书

1.一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据管道(1)的实际工程参数，计算不采取任何防护措施时管道(1)将会产生的走管值，并计算该数量级的走管量对管线结构安全性的威胁；

步骤2，根据管道(1)所处区域结构承受能力，计算出所能承受的最大走管位移，该位移即为走管控制目标值；

步骤3，基于走管控制目标值，对管道端部施加可变轴向阻力，计算可变轴向阻力作用下管道(1)实际产生的走管值；反复调整该阻力值随轴向位移的变化函数，使得实际产生的走管值小于走管控制目标值，得到最终的阻力值随轴向位移的变化函数；

步骤4，设计管道端部的附加结构(2)，使得附加结构(2)沿管道(1)轴向滑移时，附加结构(2)对管道(1)能够产生按照步骤3得到的最终的阻力值随轴向位移的变化函数变化的轴向阻力，从而消除管道(1)走管效应。

2.根据权利要求1所述的一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法，其特征在于，步骤3进一步包括：

步骤3-1，假定一个阻力值随轴向位移的变化函数；

步骤3-2，将升温阶段分成若干个均匀的升温步，每一个升温步管道温度增大Δt₁；

步骤3-3，依次计算每个升温步中管道沿程有效轴力的分布曲线：每个升温步中，温度增大引起管道(1)膨胀，上一个升温步轴力曲线的对称点与计划安装附加结构(2)的管道端部处之间的管道膨胀量，即为所计划安装的管道端部附加结构(2)的轴向膨胀量；根据管道端部的附加结构(2)的轴向膨胀量大小和假定的阻力值随轴向位移的变化函数，更新该升温步结束时管端受到的阻力值，从而更新该升温步结束时管道沿程有效轴力分布曲线；

步骤3-4，根据每个升温步中管道沿程有效轴力的分布曲线，计算每个升温步中管道(1)中点产生的轴向位移的大小和方向；

步骤3-5，将降温阶段分成若干个均匀的降温步，每一个降温步管道温度减小Δt₂；

步骤3-6，依次计算每个降温步中管道沿程有效轴力的分布曲线：每个降温步中，温度减小引起管道(1)收缩，上一个降温步轴力曲线的对称点与计划安装附加结构(2)的管道端部处之间的管道收缩量，即为所计划安装的管道端部附加结构(2)的轴向收缩量；根据管道端部的附加结构(2)的轴向收缩量大小和假定的阻力值随轴向位移的变化函数，更新该降温步结束时管端受到的阻力值，从而更新该降温步结束时管道沿程有效轴力分布曲线；

步骤3-7，根据每个降温步中管道沿程有效轴力的分布曲线，计算每个降温步中管道(1)中点产生的轴向位移的大小和方向；

步骤3-8，将升温阶段管道(1)中点的位移和降温阶段管道(1)中点的位移进行累加，求得一次温度循环后管道(1)的走管值；

步骤3-9，判断步骤3-1所假定的阻力值随轴向位移的变化函数下、根据步骤3-2至步骤3-8所获得的管道走管值是否小于走管控制目标值；若小于，则该阻力值随轴向位移的变化函数即为最终的阻力值随轴向位移的变化函数，否则，调整阻力值随轴向位移的变化函数，重复步骤3-2至步骤3-9，直至管道走管值小于走管控制目标值。

3.根据权利要求1所述的一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法，其特征在于，步骤4中，所述的附加结构(2)采用固定式防沉板和弹簧，所述固定式防沉板安装在海床(3)上，通过所述弹簧连接所述固定式防沉板和管道(1)。

4.根据权利要求3所述的一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法，其特征在于，根据步骤3得到的阻力值随轴向位移的变化函数，计算所述弹簧的劲度系数K，并将最大阻力值作为所述固定式防沉板的水平向承载力下限，根据水平向承载力下限确定所述固定式防沉板的长和宽。

5.根据权利要求1所述的一种主动式低附加力的管道走管效应防护方法，其特征在于，步骤4中，所述的附加结构(2)采用滑动式防沉板，所述滑动式防沉板固定在所述管道(1)上，随管道(1)一起滑动。