1、海洋深水立管是海洋油氣田開(kāi)發(fā)中一個(gè)重要的組成部分，它是連接海上平臺(tái)和位于海床海底設(shè)施的主要通道。處于海洋環(huán)境中的海洋立管所承受的荷載有風(fēng)、浪、流、冰等。當(dāng)海流流經(jīng)立管時(shí)，在一定的流速下會(huì)產(chǎn)生漩渦脫落，當(dāng)漩渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率接近時(shí)，漩渦脫落頻率鎖定在結(jié)構(gòu)自振頻率附近，發(fā)生頻率鎖定（Lock-in）現(xiàn)象，引起管道振動(dòng)加強(qiáng)，從而加快立管的疲勞破壞。
　　為了深入研究在內(nèi)流、頂張力、外流、不同邊界條件作用下深水立管渦激振動(dòng)規(guī)律，在山

2、東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大型深水池中進(jìn)行大長(zhǎng)細(xì)比海洋立管渦激振動(dòng)模型試驗(yàn)。立管模型采用長(zhǎng)6.2m、直徑20mm的銅管，沿立管模型軸向均勻布置12個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置4個(gè)應(yīng)變計(jì)，用以測(cè)得來(lái)流向和橫向兩個(gè)方向的振動(dòng)響應(yīng)。
　　本文以立管模型和試驗(yàn)水池的尺寸為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了符合試驗(yàn)室水池要求的海洋立管試驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)支架、能夠?qū)崿F(xiàn)鉸接和固接兩種不同邊界條件的試驗(yàn)支座和一套能變化內(nèi)流、頂張力的渦激振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)裝置，并對(duì)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置進(jìn)行了靜力分析和動(dòng)力特

3、性分析。試驗(yàn)支架是由三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成的，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間采用高強(qiáng)螺栓連接，底部是焊接的鋼板用以增加支架本身配重，頂端標(biāo)準(zhǔn)節(jié)側(cè)壁是由PVC扣板拼接而成，并采用高強(qiáng)度密封膠對(duì)拼縫進(jìn)行密封，同時(shí)在支架頂端采用高強(qiáng)螺栓與水槽側(cè)壁連接。試驗(yàn)支座分鉸接支座和固接支座兩種，鉸接支座能滿足立管在避免軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)順流向和橫向的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，固接支座能保證立管不發(fā)生自由轉(zhuǎn)動(dòng)。頂張力施加系統(tǒng)采用雙定滑輪與高強(qiáng)鋼絞線配合使用，連接配重砝碼和立管支座。內(nèi)流施加系統(tǒng)是

4、通過(guò)連接支座的管道，由高自壓水泵輸送內(nèi)流，電子流量計(jì)控制流速。采用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行立管模型的渦激振動(dòng)試驗(yàn)，通過(guò)在立管表面粘貼光纖光柵應(yīng)變計(jì)獲得動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)，分別從動(dòng)態(tài)響應(yīng)幅值、頻率、約化速度等方面對(duì)在22級(jí)外流速下立管的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得出立管的渦激振動(dòng)規(guī)律。對(duì)不同邊界條件立管的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出在頂張力、內(nèi)流速相同的情況下，外流速相等時(shí)兩端鉸接立管的振動(dòng)幅值大于兩端固接立管，隨著外流速的增加，兩端鉸接立管比兩端固接立管率先發(fā)生