摘要：【目的】据调研,钢制环氧套筒修复补强管道在轴力作用下轴向应力解算公式尚不明确。【方法】根据轴力作用下钢制环氧套筒修复管道的受力特点,通过简化,建立力学模型。基于应力解法与变形协调关系,推导提出轴力作用下管道层与套筒层的轴向应力理论求解公式,随后通过ANSYS软件建立有/无法兰套筒修复管道模型,对轴向应力公式进行数值模拟验证,并对直径分别为219 mm、660 mm、1 219 mm的管道进行计算,基于数值解对轴向应力理论解对比验证,并在此基础上,通过文献算例试验所测结果对所建立的计算公式进行验证。【结果】经过力学简化所得到的模型具有合理性,所得结果趋于保守;在轴力作用下,有/无法兰套筒修复模型管道层与套筒层内外壁轴向应力理论解与数值解的误差均保持在5%以内;3种不同直径管道的轴向应力理论解与数值解误差不超过5%;在1 500 kN轴力作用下,轴向应力承载力占比理论值与钢质环氧套筒修复缺陷钢管的全尺寸拉伸试验实测值误差小于5%。【结论】通过理论解与数值解、实测值的对比,验证了轴向应力理论公式的合理性与适用性,依据该公式进行整体结构的校核较为安全,研究结果可为轴力作用下钢制环氧套筒修复补强管道的设计和评价提供参考。(图7,表4,参20)

摘要：海管不平整度分析是悬跨海管设计、施工和运行维护过程中的重要环节。基于向量式有限元方法,提出了一种海管不平整度分析新方法。该方法采用UWAPIPE模型模拟管土耦合作用,采用基于区域分解的MPI并行技术以提高计算效率。对我国南海一段经过沙波区的海管进行不平整度分析,得到了海管位形、悬跨状态以及管道内弯矩分布,模拟结果与水下机器人(ROV)调查结果吻合良好。在此基础上,基于大量悬跨数据的统计分析,给出了不同工况对悬跨长度和高度的影响。模拟了危险悬跨海管开挖治理后的状态,结果表明开挖治理不仅能够有效消除悬跨,同时能够大大减小管道内弯矩分布。相关方法可用于海底长输管道的安全预警。