海底管线立管登平台分析

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学 术 论文
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图４ 管线通 过水 下支撑桩登平 台的布置图
海 底 管道在 自重 、波 浪 、海流 等作用 下 ，由于 管道悬 空产 生管 道前后 上下压 差 ，从而 诱发 管道振 动 。一般 认 为 ，管 道 的 自振 频率 Ｕ ｐ与管道 的水流 涡旋 释放 引起 的管 道谐 振频 率 相 近或 相等 时 ， 就 会 发生共 振现 象 ，这 时 出现 的竖 向振 动 的振幅最 大 、可与 管径相近 ，共振现 象很 容易导 致管道 失稳
可 见这 种布 置方 式受水深 限制 较大 ，仅适 用很 浅 的水域 。
表 １ 不同管径允许悬跨长度及使用水深
注 ：表 中数据系采用渤海湾埕 岛油 田某平 台附近海况资料得出，实 际工程应针对不同海况具体分析 。
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张
贺：海底管线 立管登平 台分析
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４ 结 论
【 ３ 】 ＤＮ Ｖ－ Ｒ Ｐ — Ｆ １ ０ ５ Ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｐ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ［ Ｓ ］ ．
Ｄｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｂｓ ｅ ａ Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｒｉ ｓ ｅ ｒ Ｃｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ
参 考 文 献
［ １ 】 Ｓ Ｙ／ Ｔ １ ０ ０ ３ １ ． ２ ０ ０ ０寒冷条件下结构和海 管规划、设计和建造 的推 荐作法 ［ Ｓ ］ ． ［ ２ 】 马 良．海底 管道 在水流作用时诱发的振动效应［ Ｊ ］ ． 中国海 洋平 台，２ ０ ０ ０ （ ４ ） ： ３ ０ － ３ ４
破坏。
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（ ３ ）
式中， 为 涡旋释 放频 率 ；Ｕ 为水 流速度 ；Ｄ 为 圆柱体直 径 ；Ｓ为斯托 哈 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数 。
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（ ４ ）
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式中： 为 自振 频率 ；Ｃ为 阻尼系 数 ； Ｋ 为 管道 两端支 承条 件系数 ； 为悬跨 长度 ； Ｅ ｌ 为管 道刚度 ；
岛油 田某平台进行分析 ，得知：在水平撑上安装立管后，与管线立管连接 的水平杆件，其应力较正常
提高 了约４ ０ ％。
３ 采 用 水 下 支 撑 桩 方 式 登平 台
在埕岛油 田，水下支撑桩通常作为一种管线悬空治理的手段 。由于埕岛海域位于黄河入海 口，区
域冲 刷 较为严 重 ，海 底 管线平 管 段常 常 出现 裸 露悬 空的现 象 ，为 了避 免悬 空长度 超过 允许 值 ，有 时采 取打 水 下支撑 桩 的方 式 固定悬 空 管线 ， 以减 小 其悬跨 长度 。 借 鉴这 种 方式 ， ’ 将 水下 支撑 桩布 置在 管线 立管 附近 ，对 管线 立 管起 到 一 定的支撑 作用 。水下支撑 桩 由于 设置 在水 下 ，避 开 了冰 力 作用 ，其 受力很 低 。立管 桩通 常入 泥 需４ ０ ｒ ｎ ￣右 ，而水 下支撑 桩则 只 需 要 入泥２ ０ ｒ ｎ ￣右 ，并且 管径 可仅 采用 巾８ ０ ０或 巾１ ０ ０ ０ 即可 ；因此 ，在 经济 方面 ， 比较 立 管桩登 平 台 ，其 优 势十 分 明显 。图４ 为管线 通过 水下 支撑 桩登 平 台的布 置 图 。
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贺 ： 海 底 管 线 立 管 登 平 台分 析
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图３ 管 线 通 过 导 管 架 水 平 撑 登 平 台 布 置 图
这种布置方式其优点较为明显， 利用现有构件 ， 不增加较大的结构， 现场施工工作量相对比较小，
投 资 低 。但 是也有 其 弊端 ，导 管架 水面 上和 水面 下两层 水 平撑 间 ，为 了避 免增加平 台水 平方 向的冰 的
作用 力和 冰堵 塞 的可 能性 ，通 常都 不设 竖 向支撑 ；水平 撑 上布 置管 线立 管 ，其对 平 台总体 结构 的影 响
很 大 ，尤其 是对 服役 多年 的老 平 台 ，对其 结构 强度 和总 体性 能会造 成 一定 的 降低 ；因此 ，采 用这 种布 置方 式 时 ，必须 考虑 管 线立 管对 平 台 的影 响 ，应 对平 台整体 结 构进行 重 新分 析 。利用 Ｓ ＡＣ Ｓ 软件对 埕
为 管道 单位长 度质 量 。
为 了避 免管 线悬跨 过大 而 引起 涡激 振动 ，根据 上式和ＤＮ Ｖ— Ｒ Ｐ ． Ｆ １ ０ ５ 规范， 计 算 出不 同管径管 线 的
最 大允 许悬 空长 ，再根 据 水面 上管 卡和 水下 支撑 桩位 置 ，反推得 出适用 的最 大 水深 （ 见表 １ ）。
通过 以上几种管线立管登平台方式的介绍分析， 可见每种方式均有其 自身的优缺点。当一座平 台
将 要 配套 数条 海底 管线 且 没有预 留管卡 时 ，采 用立 管桩 登平 台 的方法较 为合 适 ，这样一 根立 管桩可 以
配套 ３ ～５ 条 管线 立管 ，而 且将 立管 桩和 原平 台结 构连接 起 来 ，增加 了平 台面积 ，这对管 线在 平 台上 的
工 艺布 局也 提供 了一 定 的便利 。利 用平 台水平 支撑 的方式 ，投 资低是 其 明显优 势 ；但是 ，水平支撑 上
不 宜布 置过 多 的管线 立管 ，以避 免冬季 时造 成冰 堵塞 ，从而对 原 平 台结构产 生不 利影 响 。水下支 撑桩 方 式施 工较 为方 便 ，但是 通过 文 中分析 可见 ，这 种布 置方 式适 用 的水深 较浅 。 对 于海 底 管线 立管 工程 而言 ，平 台 的结构 、海 洋 的环境条 件 以及平 台 附近管 线布 局等 ，都是 制约 因素 。针对 不 同工程 采用 适用 的 工程方 案 ，才 是合 理且经 济 的选择 。