[发明专利]一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法

摘要

本发明公开了一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法，其技术方案包括：悬跨参数和底床参数提取、确定管道截面刚度参数、建立动态管土相互作用模型、确定悬跨管道残余张力估计值、开挖治理前悬跨管道的复现和开挖治理后悬跨管道状态的预测等步骤。本发明可重现悬跨海管开挖治理前的状态并预测悬跨海管开挖治理后的状态，进一步提高了悬跨海管开挖治理的有效性与科学性。

主权项

1.一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：依据调查数据，确定悬跨状态，包括：确定悬跨起点、终点、管道位形和地形沿路由的高程分布，确定悬跨管道沿程的底床沙质级配、比重和内摩擦角；步骤二：依据设计和施工文件，确定管道截面参数和内外腐蚀情况，并据此计算管道截面刚度参数；步骤三：建立基于向量式有限元的动态管土相互作用模型；步骤四：确定悬跨段管道残余张力估计值；所述确定悬跨段管道残余张力的步骤包括：a.将管道平直放置于底床上方；b.对管道两端施加残余张力为设计文件中的残余张力；c.对管道加载浮力和重力，使其缓慢下落于底床之上；d.对比计算得到的管道悬跨状态与ROV调查得到的悬跨状态；e.若计算得到的悬跨段管道弯曲更严重，则缓慢增大管道残余张力，直至悬跨长度与ROV调查数据一致；若计算得到的悬跨段管道弯曲更缓和，则缓慢减小管道残余张力，直至悬跨长度与ROV调查数据一致；此时得到的管道残余张力值即为本方法得到的残余张力估计值；步骤五：由向量式有限元动态管土相互作用模型重现悬跨管道开挖治理前的状态，得到悬跨管道开挖治理前的位形和内力分布；所述重现悬跨管道开挖治理前的状态的步骤包括：a.将管道平直放置于底床上方；b.对管道两端施加残余张力估计值；c.对管道加载浮力和重力，使其缓慢下落于底床之上；d.记录此时管道的位形分布、内力分布和底床塑性变形；步骤六：由向量式有限元动态管土相互作用模型预测开挖治理后管道的位形和内力状态；所述预测开挖治理后管道的位形和内力状态的步骤为：a.由开挖治理方案中提取开挖治理起点与终点；b.由施工方案确定开挖治理时冲沟深度沿管道路由的变化；c.在动态管土耦合模型中改变底床高程，底床高程沿路由的变化应与开挖治理施工方案一致，并且高程变化速度应与高压水枪行进速度一致；d.在底床高程变化过程中，管道在自重作用下会在开挖治理后的底床上达到新的平衡状态，待施工过程模拟结束，输出管道位形、内力、开挖治理后的底床高程分布及新的悬跨状态。