[發明專利]水下埋設管線受鄰近施工振動影響的安全監測評估方法

有效

• 申請號: 201310703471.4
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103835278A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 蘇靜波;諸裕良;張棟;張龍;朱瑞虎;朱義歡;馬志國
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種水下埋設管線受鄰近施工振動影響的安全監測評估方法，所述鄰近施工為近海工程施工，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定監測路徑、監測點位置及監測點數量；

步驟2：根據工程資料，通過有限元軟件建立土體-混凝土管線的局部精細化模型，并定義其損傷本構關系，最終得出管線的起始損傷速度；

土體-混凝土管線的局部精細化模型損傷本構關系的具體表達式如下：

σ=(1-d)σ-]]>

σ-=D0e1(ϵ-ϵp1)]]>

ϵ~·p1=h(σ‾,ϵ~p1)·ϵ·p1]]>

ϵ·p1=λ∂G(σ-)∂σ-]]>

式中，σ為名義應力；d為總的損傷指標；為有效應力；為材料的彈性本構矩陣；ε為材料應變；為塑性應變；h為硬化函數；為等效塑性應變率；為等效塑性應變；為塑性應變率；λ為塑性乘子；G為塑性勢函數；

在模型中引入剛度退化指標，通過以下公式定義總的損傷指標：

(1-d)＝(1-s_td_c)(1-s_cd_t)????0≤s_t,s_c≤1

st=1-ωtr*(σ-11)0≤ωt≤1]]>

sc=1-ωc(1-r*(σ-11))0≤ωc≤1]]>

r*(σ-11)=H(σ-11)=1ifσ-11>00ifσ-11<0]]>

式中，d_t為受拉損傷指標；d_c為受壓損傷指標；s_t和s_c分別為應力狀態的函數，用來描述應力狀態改變即拉壓互相轉換時對剛度退化的影響；ω_t和ω_c分別為權重因子；為施加沖擊速度作用的X方向的有效應力；為自變量的Heaviside函數；為用于計算應力狀態的函數，通過來賦值；

在土體-混凝土管線的局部精細化模型邊界施加沖擊速度，計算沖擊速度變化過程中的損傷情況；若總的損傷指標d>0，即管線出現損傷，此時的沖擊速度即為管線的起始損傷速度；

步驟3：利用海上施工船舶進行水上定位，在預定振動監測位置，進行水下鉆孔并埋設振動傳感器；

步驟4：在工程施工全過程中實時采集監測的振動數據，結合管線的起始損傷速度來計算管線安全狀態的評估值θ_min，評估管線安全，具體如下：

401，對第i個監測點，管線的起始損傷速度記為V_i，根據監測的振動數據所得振動峰值為V'_i，計算管線安全狀態的相對值θ_i，具體公式為：

θi=ViVi′]]>

式中，i為自然數；

402，管線安全狀態評估值選取各監測點的管線安全狀態的相對值的最小值：

θ_min＝min(θ₁,θ₂,…,θ_i,…)

則θ_min即為管線目前所處的總體安全狀態，用以評估近海工程施工振動對鄰近水下埋設管線安全影響；

若θ_min小于1，表明管線出現損傷；否則表明管線處于安全狀態。