海底管道是连接油井与平台及平台与陆上储运设施的输送油气工具。由于其工作环境不同于陆上管线，在波浪等恶劣环境荷载作用下，受管道重量、环境荷载和海底土层产生的阻力等多种因素的影响，海底管道可能从原位滑出或振动导致疲劳破坏。而管道一旦失稳，必然会引起管道油气泄漏，不仅造成经济损失，更会产生巨大的海洋环境污染，所以有必要对管道进行一些的强度分析。
      为防止海底管道破坏，工程上有多种方案和措施，如提高钢管等级、增加钢管壁厚或管道配重层，开设沟槽进行埋设等。虽然这些措施比较可行，但是从经济投资角度考虑，以上方法均会增加投资费用，而且部分措施会对管道铺设提出比较高的要求。海底管道在位强度分析的目标就是选择最合理的钢管壁厚及钢管等级以满足工程需求，除此以外，还为立管设计中提供所需的膨胀位移，确定埋藏管线的抗震能力和计算悬空管线的最大跨距等数据。由此可见，进行详细的海底管道在位强度分析，对海底管道设计和铺设施工方法的选择具有重要意义。
      对于埋藏管线，管土之间的祸合作用对估算水动载荷引起的潜在不稳定效应以及管线内部流体压力引起的管壁扩张很重要。另外，土壤构成形式是决定土壤摩擦系数、刚度系数及管线铺设方式的重要因素。土壤刚度阻止与海底接触管线的垂直轴线方向的运动，可根据简单的位移理论得到。定义刚度系数Kf为垂直轴线方向的力与土壤位移之比。Kf的表达式为：对于管线受土壤作用的轴向摩擦力的计算描述，不同的规范中有不同的表达式。ASCE给出埋藏管道轴向摩擦阻力的表达式在工程上被广泛运用(Y为土壤容重；D为管线的外径；c为土壤与回填相关的粘性系数或是土壤扰动不排水剪切强度；a=0.608-0.123；c=0.274/(c2+1)+0.695/(c3+1)，这里H为管线埋藏的深度(海床到管线中心线的距离)；k为静态压力系数；占为土壤与管线的接触角度；p为土壤内摩擦角度；f为涂层的相关系数。
      根据DNVF101规范要求，通过在位强度分析计算和校核管道的壁厚及等级，包括压力控制(抗压)分析、局部屈曲(扩展)分析、系统压溃分析、热膨胀分析、地震分析、悬跨分析。DNVF101依据所有相关破坏模式，将极限状态分为操作极限状态(SLS)，临界极限状态(LTLS)，疲劳极限状态(FLS)，偶然极限状态(ALS)。对应每种极限状态，考虑了各种载荷类型下的载荷效应系数。依照管线系统的损害可能性，设定了不同的安全等级标准。基于此，建立了设计荷载(设计轴力，设计弯矩)组合的具体表达式。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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