三维不平整海床条件下深海立管总体性能及管沟演化

张橙1，张浩东1，贾鲁生2，刘毅2，申志超1（1. 华南理工大学海洋科学与工程学院；2. 中海油研究总院有限责任公司）

摘要：深水立管在三维不平整海床条件下的总体性能是其设计分析中的关键问题之一，触地段由于土体刚度弱化以及管沟发展的影响，极易引发应力集中而加剧疲劳损伤，是影响立管服役安全的核心敏感区。基于绝对节点坐标法提出了深海立管的多介质耦合建模方法，综合考虑三维海床地形、管沟变化与平台六自由度运动，并结合非线性管-土接触和波流荷载计算方法，系统模拟了立管触地段复杂的非线性动力响应并分析其疲劳特征，结果表明：该方法在复杂海床边界与强几何非线性条件下具有良好的稳定性和适应性；不平整海床和极端海况会显著放大触地点及悬跨段的弯矩、应力和疲劳损伤，且地形起伏越剧烈，响应差异越明显；管沟宽度与深度呈不规则变化特征，地形坡度与立管偏移叠加作用会使管沟宽度初期发展表现出非对称偏向。研究结果为复杂地形海域中深水立管的设计优化、管沟控制及寿命评估提供了参考。

关键词：三维不平整海床；深水立管；触地段；多介质耦合；管沟演化；非线性接触；总体性能