SY／T 7056-2016 标准规范下载简介

SY／T 7056-2016 海底管道自由悬跨

7.4.7下列公式可用来确定K

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DB62／T 2960-2018 乡村舞台建设规范.pdfK,=0.76G·(I+V)

s=(1+K)Bon+(1+ 3B 2L

式中： Ko—静态土压力系数，通常Ko=0.5，但对于具有较大超固结比的黏土，K。可能会超过1.0； soil—水中单位土壤重量； q—水中单位长度管道重量，kN/m； Ls——一个跨肩支撑段长度（传递自由悬跨一半的重量）； L一跨长。 注意黏土上的管道，在铺管后的临时阶段，黏土不可能因管子重量而固结。该阶段αs的计算公 式可简化为：

=÷(1+ Ko)BYso

管道悬跨支撑长度Lh为在一个跨肩上管土间接触长度，该值取决于跨长、跨肩王壤刚度、王壤 类型、跨肩几何形状以及管道水中重量和管道刚度。 7.4.9如果表明Kv和KL值不同于7.4.6～7.4.8中的程序计算的结果，则假定的跨肩管道长度与接触 宽度之比可以由10调整为其他值，也可以考虑由管底比B更深的另一不同代表深度处的应力条件计 算平均有效应力αs。注意在此计算Kv和KL值可以用不同的代表深度。 7.4.10当地貌条件不太复杂、土壤不分层而且各向同性时，如果没有根据7.4.6～7.4.8指定的方法 进行详细分析来确定Ky和K值，这些刚度值（单位为kN/m/m）可采用下面简化方法计算：

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=1的黏土中管土相互作用动态刚度系数和静态

在横向的波浪拖曳力足够大，管道不仅发生震荡而且在跨肩出现滑移（包括横向大位移）时，则 要求建立能正确表示管、土之间的非线性的力一位移关系的模型。针对此种状况，可以采用双线性 力一位移曲线模型。该模型覆盖了小应变条件和极端位移条件。该模型仅由部分管道数据进行了校 核，需谨慎应用此模型。注意也可以采用其他相关的方法，见附录D管土相互作用的综述。 可用于砂土和黏土的支撑悬跨的双线性模型为：

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干黏土支撑的管跨，等效刚度k，可由下式计算

式中： "si—水中单位土壤重量； 水的重度，10kN/m²； water 总的单位土壤重量（soil+water）； soil 一跨肩处管道的垂向沉降量。 这一刚度的取值由超出摩擦阻力后额外位移D/2时的FL，max来确定。 对于砂土支撑的悬跨，管子单位长度最大横向阻力为：

式中： ""soil—水中单位土壤重量； water 水的重度，10kN/m²； soil 总的单位土壤重量（"soil 一跨肩处管道的垂向沉降量。 这一刚度的取值由超出摩擦阻力 对于砂士支撑的悬跨，管子单位

土支撑的悬跨，管子单位长度最大横向阻力为

FL.mx = μFV +5.0'soil D ()2

对于黏土，Verley和Lund的文献（1995）部分说明了双线性模型的刚度值和阻力值。注意不要 在文献中指定的适用范围外使用双线性模型。 7.4.13土壤轴向动态刚度通常不是十分重要。当考虑长跨时，摩擦和土壤刚度对轴向土壤支撑模型 非常重要。如果没有轴向动态土壤刚度参数，

1可通过修改海床削面， 考德独石文律撑形状： 施加适当的刚度和阻尼特性，来模拟砾石支撑。 2通常，机械支撑的作用是在局部控制管道垂向和横向的形状。这种支撑可以用集中支撑弹 以，考虑支撑下面土壤变形并忽略阻尼效应

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A.1.1在给定流速下激活多个振动模态时，宜采用本附录给出的多模态响应法。 A.1.2多个悬跨宜采用多模态响应法评估。 A.1.3本方法可用于单跨和多跨。当两个或多个模态的固有频率接近时，可用该方法计算疲劳损伤。 A.1.4基本疲劳设计方法和响应模型的使用原则与第4章给出的原理一样。本节包含了多模态响应 设计方法的延伸

以考虑3个“有贡献”的横流向模态和4个 的顺流回模态为例说明计算程序 教实践经验，这种考虑符合物理机制并能提供精确的疲劳损伤工程评估。这种方法可直接扩

A.3.1仅考虑纯释的横流向响应，即忽略VR在2~3之间时顺流尚响应可能引起的横向响应。 A.3.2在A3.3中定义“贡献’横流向模态。在可能的多跨情形下，必须分析管道全长以识别悬跨间 可能的相互作用。下述方法宜用于一条多跨管道的每一段跨长或单个长悬跨情况下的整个跨长。 A.3.3对所考虑的每一段跨度和流速，在给定折减速度下由响应模型预测的Az/D最大值对应的横流 向模态定义为主要的横流向模态。贡献模态是指悬跨的Az/D最大值至少为主要横流向模态Az/D最大 值的10%的模态。其他横流向模态虽起作用但不是主要模态，将这些模态称为“弱”横流向模态。 A.3.4主要横流向模态引起的最大应力范围由响应模型进行评估：

Si.cF (x)=2AjcF (x) (A z, /D)·Rk Y

其中A.CF为i阶横向模态的单位直径应力幅值；Az/D为基于响应模型计算的无量纲响应振幅， 羊见4.4.3。沿自由悬跨长度方向的应力计算位置由悬跨坐标x给出。 A.3.5采用以下公式评估弱横流向模态产生的应力范围

A.3.6横流向模态产生的组合应力以“平方和的平方根”（SRSS）的形式给出

Som.cF(x)= /2[S.ce(x)"

其中，n为给定速度下存在的横流向模态数。 A.3.7横流向模态产生的组合应力的循环计数频率，Jeys.cr(x)取为加权SRSS频率：

其中，n为给定速度下存在的横流向模态数。

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Si,cF(x) fey.cCF (x) =

A.4.1与横流向比较，顺流向响应计算中激活模态的数量更多。如果相关的话，需考虑横流向流诱 导的顺流向运动影响。 A.4.2本计算程序用于解释可能激活的四个“贡献”顺流向模态。 A.4.3这四个“贡献”模态并不一定是前四阶模态，而是本节后面描述的前四个贡献（参与的）模 念。

A.5纯粹的顺流向响应

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A.5.5两邻近模态或者在频率接近时相互竞争，或者在频率相差很大时相互独立。 A.5.6为了进行计算，当检查两个邻近模态数时应使用重新编号模态系统。 A.5.7若两邻近模态的频率比小于2，则这两个模态竞争。

式中： f.一一第n阶特征频率。 A.5.8当模态竞争时，假定只有一种模态能以第4章给出的整个A/D值响应。此模态为顺流向主要 模态。剩余激活的参与模态的幅值可以折减，弱（非主要）顺流向模态响应用系数0.5来折减。 A.5.9每个相邻模态组合都需要检查，以找出哪个模态组合是相互竞争的，哪些模态成为主要模态。 需要检查以下组合：

乘上每一模态相关的应力：

式中已包含竞争模态折减系数α，影响，详见4.3.3， 生：对竞争模态不用折减系数（α/=1.0）是保守的。

A.6横流向诱导的顺流向VIV

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流尚主要模态可能诱导顺流向运动。 回运动的主模

A.6.4横流向引起的顺流向运动使得顺流向模态应力出现振荡，顺流向应力为：

A.6.5顺流向组合应力是平方和的平方根’（SRSS）：

A.6.6顺流向模态的循环计数频率基于以下原

fSi(x) feysin (x) =

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B.1.1最常用的旋涡抑制设备是螺旋侧板，其功能是使海流分离以减小沿立管旋涡泄放的关联性。螺 旋侧板增加了管道的造价，使安装过程变得复杂。顺流向拖力系数因安装侧板而增加。 B.1.2对于给定直径的管道，侧板设计的重要参数为螺旋侧板高度、螺距。给定的侧板设计整体工 作特性随着流速变化。 B.1.3需鉴定VIV抑制设备，如VIV侧板的有效性。建议由有资质的检验机构对VIV抑制设备的有 效性进行独立检验

带侧板和不带侧板的模型 水动力尺度效应。 流速范围和相应的效率。 耐久性和冲击评估。 海生物效应。 表面抛光效应。

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C.1.1本标准的核心及主要应用领域为1.3条所述的海底管道自由悬跨。 C.1.2本标准中的基本原理也可扩展应用于其他近海单元，如导管架的柱状结构单元、固定平台立 管等，由设计人员判断。本附录讨论应用界限

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D.1.1管一土相互作用很复杂，而且主要取决于如加载历程、加载速度和荷载幅值等儿个参数。下 面给出的详细方法用于建立重要的土壤特征，如土壤刚度和阻尼。 D.1.2必须定义线性土壤刚度并将其应用于特征值分析，宜根据实际的土壤抗力及振动幅值选择土 镶刚度。

可用土壤的剪切模量G估算土壤刚度。剪切模量G定义为切线模量，此值是土壤剪切应变 的递减函数。小应变剪切模量Gm可用下式计算：

Gmx = 625 × OCR*

对于黏土，小应变剪切模量Gmax也可以按照下述方式由不排水剪切强度su计算得到，它是近 实验室试验数据（例如Andersen2004）：

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D.3.1土壤阻尼通常取决于作用在土壤上的动态荷载。存在两种不同的土壤阻尼机理： 一材料阻尼，与发生在和管子接触的屈服区附近的迟滞效应有关。 一辐射阻尼JC／T 2469-2018 混凝土减胶剂，与穿越屈服区域的弹性波的传播有关。 D.3.2采用反映土壤应力水平（或应变）的土壤模量，由可用的弹性土壤方法估算辐射阻尼。辐射 阻尼主要取决于振荡频率，对高频振荡尤为重要。自由悬跨管道的土壤阻尼通常由土壤材料阻尼确 定。 D.3.3管一土相互作用下土壤阻尼比i可由下式确定：

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c(s)0(s)ds 4nf。 m(s)s* (s)ds

式中单位长度土壤阻尼c（s）可基于一个振荡循环内土壤储存的最大弹性能与同一循环内黏性阻 尼器耗散能平衡来定义。 对具有离散土壤支撑的管道进行有限元法分析可以求解该方程。第i个支撑的黏性阻尼系数c，可 由下式计算：

氏T k一支撑i处的线性化弹簧刚度； 一支撑i处的阻尼比； W一所考虑模态的角频率。 了解了支撑处的非线性迟滞反作用，表示支撑的阻尼比可由下式计算：

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中华人民共和国 石油天然气行业标准 海底管道自由悬跨 SY/T7056—2016 石油工业出版社出版 （北京安定门外安华里二区一号楼） 北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷 新华书店北京发行所发行 880×1230毫米16开本5印张144千字印1—500 2016年5月北京第1版2016年5月北京第1次印剧 书号：155021·7442定价：56.00元 版权专有不得翻印