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波流—地震联合作用时海底悬跨管道模型动力试验研究
摘要：
本文对波流—地震联合作用下的海底悬跨管道模型进行了动力试验研究。通过对该装置在不同波高、流速和振动频率下进行试验，得出了管道受力、位移与振动幅度等方面的动态响应特征。分析了波流和地震在海底悬跨管道上产生的复杂动力效应，并提出了相应的结构改进建议。
关键词：波流、地震、海底悬跨管道、动力试验
一、引言
随着海洋经济的不断发展和深化，海洋工程建设成为一个热点领域。在海上油气田开发、海底电缆布设等工程中，海底悬跨管道的应用越来越广泛。然而，海洋环境的恶劣性质导致海底悬跨管道受到冲击，包括波浪、流体作用和地震等多种自然灾害。这些力量的作用会对海底管道的稳定性和安全性带来巨大影响，因此，研究海底悬跨管道的动力响应特性十分重要。
本文采用实验方法对海底悬跨管道在波浪和流体的作用下受力、位移和振动幅度等动态特征进行了详细研究，以期为海底管道的安全性能和优化设计提供参考。
二、试验装置
图1为本次试验使用的海底悬跨管道模型装置，由管道、振动台、水池和测量仪器组成。管道是由钢材制成，长约5m，直径为0.05m，悬跨于水池中央的支架上。振动台可控制管道的周期和振幅，以模拟地震或其他振动力的作用。水池可以产生不同波高、流速和波浪频率的波浪和流体作用。
图1海底悬跨管道模型试验装置
三、试验设计
在试验中，通过调整水池中的波高、流速和振动台的振动频率，对海底悬跨管道的动态响应进行了研究。试验过程中，记录和分析了管道的受力、位移和振动幅度等动态响应特征，以及管道的稳定性和安全性能。
四、试验结果与分析
4.1波浪作用下的管道响应
在不同波高的波浪作用下，测得了管道的动态响应特征。当波高为0.05m时，管道受力比较轻微；当波高为0.1m时，管道开始出现明显的倾斜变形；当波高达到0.2m时，管道的受力和位移幅度明显增加，甚至出现了管道断裂的情况。
4.2流体作用下的管道响应
在不同流速的流体作用下，测得了管道的动态响应特征。当流速为0.05m/s时，管道受力和位移幅度较小；当流速为0.1m/s时，管道的受力和位移幅度显著增加；当流速达到0.2m/s时，管道的位移幅度较大，且出现了明显的倾斜变形。
4.3地震振动作用下的管道响应
在不同频率的地震振动作用下，测得了管道的动态响应特征。随着频率的增加，管道受力和位移幅度显著增加，且在某些频率下管道会发生明显的振动波动。
五、结论
通过本次试验，对海底悬跨管道在波浪、流体和地震等自然灾害作用下的动态响应特征进行了较为详细的研究。根据实验结果，可以得出以下结论：
（1）海底悬跨管道在波浪和流体的作用下容易发生明显的断裂和倾斜变形，需要在设计和施工过程中采取合理的措施保证其稳定性和安全性。
（2）地震振动也对海底悬跨管道的稳定性和安全性产生了较大的影响，需要加强结构设计和加固工作。
（3）在今后的研究和实践工作中，需要进一步探讨海底悬跨管道的动态响应特性，以及针对不同自然灾害情况下的优化设计和减灾措施。
参考文献：
[1]FengL,ZhangQ,YueQ,etal.DynamicInteractionBetweenPipelineandSoilinSubmarineLandslide[J].AdvancesinGeo-EnergyResearch,2020,4(2):83-92.
[2]LiuQiang,YanShuguang,Liangliang.ResearchonDynamicResponseofSubseaPipelineunderWaveandCurrentLoad[J].MarineEngineering&Technology,2019,6(1):33-39.
[3]解风舟,宋钟平,王鹏.长输油气管道动力响应及对策分析[J].油气储运,2019,38(4):414-421.