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深水海洋资源的开发是我国未来油气资源的主要增长点。海底管道被喻为“海洋油气生命线”,是海洋油气集输与储运系统的重要组成部分。本文针对常土抗力系数和分段线性土抗力模型下,管道的轴向定向移动规律进行了研究,运用解析分析、数值模拟等方法得到多因素耦合作用下管道轴向定向位移量的确定方法,而后采用模型试验得到分段线性管-土轴向相互作用模型,运用ABAQUS有限元软件模拟了分段线性管-土轴向相互作用模型参数、管道内压以及锚固位置对管道的轴向定向移动规律影响,主要内容及结论如下:1.结合解析分析和数值分析的方法,阐述了当管道受到来自悬链线立管(SCR)张力、海床倾角以及内部瞬态热梯度作用时产生轴向定向移动的机理;建立了单因素与多因素诱发管道轴向定向移动的数值模拟方法;修正了单因素诱发管道轴向定向位移量的计算公式,提出了多因素耦合作用下确定管道轴向定向位移量的方法。2.总结了现阶段已有的管-土轴向相互作用模型,开展了室内小比尺模型试验,将管重、管径等变量归一化后提出了适用于渤海海砂的轴向分段线性土抗力模型。试验结果表明:轴向运动循环次数及运动速率对启动距离和峰值抗力无明显影响。轴向土抗力达到峰值时对应的启动距离与管道外径有关,外径越大,启动距离越大,启动距离约为0.01D~0.04D。轴向土抗力峰值可通过轴向土抗力系数?计算得到,对于砂土中不埋管道的轴向运动,?的取值在0.51~0.62之间。3.采用有限元软件ABAQUS模拟了分段线性土抗力下管道轴向定向移动现象,进一步研究了土抗力模型参数、管道内压及锚固位置等变量对管道轴向定向位移量和管道轴力的影响。有限元分析表明:启动距离越小、峰值抗力越小,则管道的轴向定向位移量越大;在升温前对管道预先施加内压会导致SCR张力作用下的管道轴向定向位移量逐渐增加,与之相反,瞬态热梯度作用下的管道轴向定向位移量逐渐减小;随着锚固位置由管道两端向中点移动,沿管长的最大轴力逐渐减小,锚固位置位于中点时,最大轴力最小。