2024中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程

中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程PAGEPAGE30目 次總則 7術(shù)語和符號(hào) 8術(shù)語 8符號(hào) 8基本規(guī)定 12一般規(guī)定 12作用與作用組合 13構(gòu)造規(guī)定 143.4 連接 144 材料 154.1 鋼材 15夾層材料 15連接材料 16結(jié)構(gòu)分析 18一般規(guī)定 18計(jì)算指標(biāo) 18分析方法 20管道承載力計(jì)算 21一般規(guī)定 21壓（拉）、彎、扭復(fù)合受力承載力計(jì)算 21長(zhǎng)期荷載作用下的承載力計(jì)算 28抗疲勞設(shè)計(jì) 28防護(hù)設(shè)計(jì) 30防腐蝕設(shè)計(jì) 30抗低溫設(shè)計(jì) 30抗撞擊設(shè)計(jì) 30抗爆炸設(shè)計(jì) 31制造、安裝和驗(yàn)收 33一般規(guī)定 338.2 制造 338.3 安裝 338.4 驗(yàn)收 34附錄A鋼與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 35附錄B復(fù)合管道夾層材料長(zhǎng)期性能測(cè)試 36附錄C復(fù)合管道結(jié)構(gòu)疲勞性能測(cè)試 37附錄D力和腐蝕共同作用下鋼管材料性能測(cè)試 38本規(guī)程用詞說明 39引用標(biāo)準(zhǔn)名錄 40附：條文說明 41ContentsGeneralprovisions 7andsymbols 88Symbols 8Basicrequirements 12Generalrequiements 12Actionsandconbinationofactions 13Detailingrequiements 14Connection 14Material 15Steel 15Sandwichedmaterial 15Connectionmaterial 16Structuralanalysis 18Generalrequiements 18Designindices 18Analysismethods 20Designofcompositetubularstructures 21Gerneralrequiements 21Resistanceofstructuresundercompression(tension),bendingandtorsion 21Resistanceofstructuresunderlong-termloading 28Fatigurresistancedesign 28Protectivedesign 30Designofcorrosionresistance 30Designoffrostresistance 30Designofimpactresistance 30Designofblastresistance 31Fabrication,installationandacceptance 33Generalrequiements 33Fabrication 33Installation 33Acceptance 34AppendixA Bondstrengthtestofsteel-concreteinterface 35AppendixB oflong-termpropertiesofsandwichedmaterial 36AppendixC Fatiguetestofcompositetubularstructures 37AppendixD ofthecombinedeffectofloadingandcorrosiononsteeltubes 38Explanationofwordinginthisspecification 39Listofquotedstandards 40Addition:Explanationofprovisions 411 總則驗(yàn)收做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量和耐久性，制定本規(guī)程。本規(guī)程適用于海洋工程中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、安裝和驗(yàn)收。合國(guó)家及行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。術(shù)語和符號(hào)術(shù)語中空夾層復(fù)合海底管道steel-concretedoubleskincompositetube料且共同受力的海底管道。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)steel-concretedoubleskincompositetubularstructures由中空夾層復(fù)合海底管道作為主要受力結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。截面空心率cross-sectionalhollowratio中空夾層復(fù)合海底管道內(nèi)鋼管外直徑與外鋼管內(nèi)直徑的比值。名義截面含鋼率nominalcross-sectionalsteelratio中空夾層復(fù)合海底管道外層鋼管橫截面面積與其內(nèi)壁所圍橫截面面積的比值。名義約束效應(yīng)系數(shù)nominalconfinementfactor反映中空夾層復(fù)合海底管道組合截面幾何特征和組成材料物理特性的綜合參數(shù)。軸壓比axialcompressionratioofthemember軸心受壓的中空夾層復(fù)合海底管道軸心壓力設(shè)計(jì)值與軸心受壓承載力的比值。符號(hào)M——彎矩設(shè)計(jì)值；Mu——受彎承載力；N——軸力設(shè)計(jì)值；Nb,u——剩余截面受壓承載力；Nt——軸向拉力設(shè)計(jì)值；Nt,u——軸心受拉承載力；Nu——截面受壓承載力；NuL——長(zhǎng)期荷載作用下軸心受壓承載力；T——扭矩設(shè)計(jì)值；Tu——抗扭承載力。材料力學(xué)性能Es——鋼材的彈性模量；Ec——夾層材料的彈性模量；Ei?——fb——鋼管和夾層材料粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fosc——fi——外鋼管鋼材的屈服強(qiáng)度；fc——fyc——外鋼管鋼材的泊松比；τscy——τvi——幾何參數(shù)夾層材料的橫截面面積；Ace——Asi——內(nèi)鋼管的鋼橫截面面積；Aso——外鋼管的鋼橫截面面積；D——鋼管外徑；Dc——夾層材料外徑；Di——內(nèi)鋼管外徑；Do——外鋼管外徑；Ic——夾層材料的截面慣性矩；Isi——內(nèi)鋼管的截面慣性矩；Iso——外鋼管的截面慣性矩；l0——管道的計(jì)算長(zhǎng)度；t——鋼管壁厚；tc——夾層材料壁厚；ti——內(nèi)鋼管壁厚；to——外鋼管壁厚；λ——管道的長(zhǎng)細(xì)比；λo——管道彈塑性失穩(wěn)的界限長(zhǎng)細(xì)比；λp——管道彈性失穩(wěn)的界限長(zhǎng)細(xì)比。計(jì)算系數(shù)及其他A——落物在下落方向的投影面積；a——夾層材料剛度折減系數(shù)；Ca——落物的附加質(zhì)量系數(shù)；CD——落物的阻力系數(shù)；EA——落物的附加水動(dòng)力能量；EE——有效撞擊能量；ET——落物動(dòng)能；g——重力加速度；kcr——長(zhǎng)期荷載影響系數(shù)；m——落物質(zhì)量；ma——落物的附加水動(dòng)力質(zhì)量；Pa——靜水壓壓強(qiáng)；p——pc——壓潰強(qiáng)度；pb——外部壓力；pEl——彈性屈曲壓力；pi——內(nèi)部壓力；pmin——管道能經(jīng)受的最小壓力；pPl——塑性屈曲壓力；pp——單鋼管的壓潰傳播壓力；psp——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰傳播壓力；Ra——鋼管表面粗糙度；Rb——水下爆炸中心點(diǎn)到中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)迎爆表面的直線距離；V——落物體積；vT——落物穩(wěn)定下落速度；Wb——TNTZb——αc——流動(dòng)應(yīng)力參數(shù)；αn——名義截面含鋼率；αp——用于組合荷載準(zhǔn)則的壓力因子；γm——材料抗力因子；γm1——外鋼管與夾層材料的截面抗彎承載力系數(shù)；γm2——內(nèi)鋼管的截面抗彎承載力系數(shù)；γSC——安全等級(jí)抗力因子；γt——抗扭承載力計(jì)算系數(shù)；κ——鋼管與夾層混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度折減系數(shù)；ξ——名義約束效應(yīng)系數(shù)；ξo——名義約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)；ρw——水的密度；φ——管道結(jié)構(gòu)軸心受壓的穩(wěn)定系數(shù)；χ——截面空心率；ψb——爆炸作用后中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)。基本規(guī)定一般規(guī)定中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置；材料選用及截面選擇；作用及作用效應(yīng)分析；結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)驗(yàn)算；結(jié)構(gòu)及連接的構(gòu)造；制造、安裝、防腐等要求。行設(shè)計(jì)。外，應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用作用的基本組合或偶然組合；進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用作用的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)和設(shè)計(jì)工作年限應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50153和《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》GB55001規(guī)定。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)，不應(yīng)低于整體工程結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)。進(jìn)行中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理選擇材料、結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施，滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件在制造、安裝和使用過程中的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，并應(yīng)符合防腐、抗沖擊等要求。制造工藝和安裝方法，并制定技術(shù)要求。值應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。值；進(jìn)行中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值。環(huán)境條件因素。組合。當(dāng)不同的荷載分量（如風(fēng)荷載、波浪荷載、海流荷載、冰荷載或地震作用）之3.2.4中的特征組合環(huán)境荷載。表3.2.4根據(jù)重現(xiàn)期的特征環(huán)境荷載組合風(fēng)荷載波浪荷載海流荷載冰荷載地震作用永久條件100年100年10年10年10年100年10年10年10年100年10年10年10年100年臨時(shí)條件10年10年1年1年1年10年1年1年1年10年1年1年1年10年構(gòu)造規(guī)定中空夾層復(fù)合海底管道的截面外層鋼管外徑不宜小于304.8mm（12inch），且不宜大于1524mm（60inch），截面內(nèi)層及外層鋼管壁厚不宜小于4mm，當(dāng)夾層材料采用混凝土?xí)r，其最大骨料粒徑不宜大于內(nèi)層及外層鋼管間凈間距的1/3，外層鋼管與內(nèi)層鋼管間的最小凈間距不宜小于30mm。外層鋼管與內(nèi)層鋼管的徑厚比限值應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017、《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446和《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》GB/T9711的相關(guān)要求。0.060.200.75。對(duì)于有抗沖擊需求的中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)，截面空心率不應(yīng)0.7。名義截面含鋼率應(yīng)按下式計(jì)算：nAson

（3.3.2）Ace式中：αn——名義截面含鋼率；Aso——截面外層鋼管的橫截面面積（mm2）；Ace——外層鋼管內(nèi)壁所圍的橫截面面積（mm2）。名義約束效應(yīng)系數(shù)不宜小于0.6，且不應(yīng)大于4.0。名義約束效應(yīng)系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：式中：ξ——名義約束效應(yīng)系數(shù)；

fyofck

（）fck——夾層材料的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；fyo——外鋼管鋼材的屈服強(qiáng)度（N/mm2）。連接夾層材料共同工作，并滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求；還應(yīng)保證易于制作、運(yùn)輸和安裝，夾層填充料易于澆筑。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造應(yīng)做到構(gòu)造簡(jiǎn)潔、傳力明確。材料鋼材中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)中的外層及內(nèi)層鋼管采用普通結(jié)構(gòu)鋼時(shí)宜采用X60、X65、X70用鋼管》GB/T9711、《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037的相關(guān)規(guī)定、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591。標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)及化學(xué)成分》GB/T20878、《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T4237、《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》GB/T3280、《建筑用不銹鋼焊接管材》JG/T539、《不銹鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS952CECS410的有關(guān)規(guī)定。不銹鋼宜采用奧氏體型、鐵素體型和奧氏體-鐵素體雙相型不銹鋼，不銹鋼選用宜符合下列規(guī)定：當(dāng)采用奧氏體型不銹鋼時(shí)，可選用統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)為S30408、S30403、S31608S31603的不銹鋼；當(dāng)采用奧氏體-鐵素體雙相型不銹鋼時(shí)，可選用統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)為S22053和S22253的不銹鋼；當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，亦可采用其他牌號(hào)的不銹鋼。家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017、《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591、《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410和《不銹鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS952的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。夾層材料骨料混凝土、保溫混凝土、砂漿、高密度聚乙烯等，當(dāng)采用混凝土材料時(shí)，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010和《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50107的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：0.45；C40；帶有外包鋼筋混凝土配重層的中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)，其夾層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于外層鋼管外包混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。4.2.2的規(guī)定。表4.2.2不同強(qiáng)度等級(jí)的普通結(jié)構(gòu)鋼對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)鋼材強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)Q235和Q345，或X60以下C40～C60Q390、Q420和Q460，或X65、X70C60及以上4.2.3的規(guī)定。表4.2.3不同不銹鋼材料類型對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不銹鋼材料統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)混凝土強(qiáng)度等級(jí)S30408、S30403、S31608和S31603C40～C60S22053和S22253C60及以上夾層材料為保溫混凝土?xí)r，保溫混凝土的熱導(dǎo)率宜低于0.2W/(m·K)，抗壓強(qiáng)度不宜低于0.6MPa，并且應(yīng)具備良好體積穩(wěn)定性。連接材料符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017和《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446中的有關(guān)規(guī)定。團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410或《不銹鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS952中的有關(guān)規(guī)定。5 結(jié)構(gòu)分析一般規(guī)定特殊部位進(jìn)行更詳細(xì)地分析。對(duì)結(jié)構(gòu)最不利的作用組合，并應(yīng)符合下列規(guī)定：結(jié)構(gòu)遭受地震、沖擊等偶然作用時(shí)，尚應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析；的技術(shù)措施；使用階段的結(jié)構(gòu)分析，應(yīng)計(jì)入安裝過程所形成的內(nèi)力和變形對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響。結(jié)構(gòu)分析應(yīng)符合下列要求：滿足力學(xué)平衡條件；符合變形協(xié)調(diào)條件，包括流體、土體和管端邊界的約束條件等；采用合理的材料本構(gòu)模型；進(jìn)行安裝階段和使用階段結(jié)構(gòu)計(jì)算。形和穩(wěn)定計(jì)算。運(yùn)動(dòng)、張緊器張力波動(dòng)、托管架變形、水動(dòng)力荷載、管土作用等的影響。計(jì)算指標(biāo)滿足式（5.2.1-1）的要求：f C2fC1.141.02

（5.2.1-1）osc 1 o 2 o cC

（5.2.1-2）1 1C12 1

（5.2.1-3）oAsofoo

（5.2.1-4）Acefc式中：fosc——外鋼管和夾層材料截面的軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；C1、C2——計(jì)算系數(shù)；α——截面含鋼率；αn——名義截面含鋼率；ξo——名義約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)；Aso——外鋼管的橫截面面積（mm2）；Ace——外層鋼管內(nèi)壁所圍的橫截面面積（mm2）；Ac——夾層材料的橫截面面積（mm2）；χ——截面空心率；fo——外鋼管鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；fc——夾層材料的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）。中空夾層復(fù)合海底管道的截面彈性抗壓剛度(EA)sc應(yīng)按下式計(jì)算：EAEc式中：Es、Ec——鋼材和夾層材料的彈性模量（N/mm）；Asi、Aso——內(nèi)、外鋼管的鋼橫截面面積（mm2）；Ac——夾層材料的橫截面積（mm2）。中空夾層復(fù)合海底管道的截面彈性抗彎剛度(EI)sc應(yīng)按下式計(jì)算：EIIsiIsoaEcIc式中：Isi、Iso、Ic——內(nèi)、外鋼管及夾層材料的截面慣性矩（mm4）；a——夾層材料剛度折減系數(shù)，取a=0.6。

（5.2.1-5）（5.2.2）（5.2.3）fbRa5fb=0.225N/mm2；Ra5fb=0.0675+0.0315Ra （5.2.4）分析方法海洋管道分析應(yīng)包括安裝分析和在位分析。8.1.2選取。作用的影響。足相關(guān)規(guī)定。根據(jù)項(xiàng)目要求中空夾層復(fù)合海底管道的安裝和在位分析應(yīng)開展相關(guān)參數(shù)分析。管道承載力計(jì)算一般規(guī)定的中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算。35%。當(dāng)中空夾層復(fù)合海底管道中制造或安裝等過程引起的內(nèi)層或外層鋼管初應(yīng)力小于限值時(shí)，可忽略制造或安裝過程對(duì)管道承載力計(jì)算的影響。壓（拉中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的軸心受壓承載力應(yīng)符合式（6.2.1-1）的規(guī)定，且宜按式（6.2.1-2）計(jì)算：NNuNuNosc,uNi,uNosc,ufoscAsoAcNi,ufiAsi

（6.2.1-1）（6.2.1-2）（6.2.1-3）（6.2.1.4）a2b

（6.2.1-5）d0.232

o p 352 p420550420550foscy

（6.2.1-6）4l0DD4l0DD2oi2ti2f C2fC1.14

（6.2.1-8）oscy 1 2 ck其中：N——軸力設(shè)計(jì)值（N）；Nu——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的截面受壓承載力（N）；Nosc,u——外鋼管和夾層材料的截面受壓承載力（N）；Ni,u——內(nèi)鋼管的截面受壓承載力（N）；Aso——外鋼管的橫截面面積（mm2）；Ac——夾層材料的橫截面面積（mm2）；Asi——內(nèi)鋼管的鋼橫截面面積（mm2）；fi——內(nèi)鋼管鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；fosc——外鋼管和夾層材料截面的軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；GB/T51446計(jì)算；λ——管道的長(zhǎng)細(xì)比；λo——管道彈塑性失穩(wěn)的界限長(zhǎng)細(xì)比；λp——管道彈性失穩(wěn)的界限長(zhǎng)細(xì)比，可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446計(jì)算；l0——管道的計(jì)算長(zhǎng)度（mm）；Do——外鋼管外徑（mm）；Di——內(nèi)鋼管外徑（mm）；ti——內(nèi)鋼管壁厚（mm）；foscy——外鋼管和夾層鋼管混凝土截面的軸壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；fyo——外鋼管鋼材的屈服強(qiáng)度（N/mm2）；fck——夾層材料的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；ξ——名義約束效應(yīng)系數(shù)。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的軸心受拉承載力應(yīng)滿足式（6.2.2-1）的要求：NtNt,u

（6.2.2-1）Nt,u1.1foAsofiAsi

（6.2.2-2）式中：Nt——軸向拉力設(shè)計(jì)值（N）；Nt,u——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的軸心受拉承載力（N）。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的受彎承載力應(yīng)滿足式（6.2.3-1）的要求：MMu （6.2.3-1）MuMosc,uMi,uMosc,um1WscmfoscMi,um2Wsimfi 0.48ln0.110.060.8521.1 0.022.76ln1.040.67式中：M——彎矩設(shè)計(jì)值（N·mm）；Mu——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的受彎承載力（N·mm）；Mosc,u——外鋼管和夾層材料的截面受彎承載力（N·mm）；Mi,u——內(nèi)鋼管的截面受彎承載力（N·mm）；Wscm——外鋼管和夾層材料的截面抗彎模量（mm3）；Wsim——內(nèi)鋼管的截面抗彎模量（mm3）；γm1——外鋼管與夾層材料的截面抗彎承載力系數(shù)；γm2——內(nèi)鋼管的截面抗彎承載力系數(shù)。

（6.2.3-2）（6.2.3-3）（6.2.3-4）（6.2.3-5）（6.2.3-6）中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)在一個(gè)平面內(nèi)承受壓、彎荷載共同作用時(shí)，承載力應(yīng)滿足式（6.2.4-1）的要求：N aM No 1 1oN d M

23 c,u 1 u 2

c,u

（6.2.4-1）NbNN

c

N1M

N231

c,u

1

Nd1MuN

Nc,uoa1（6.2.4-2）o1 ob1o

（6.2.4-3）o1 2o2o1c

（6.2.4-4）1od10.4N1 N

（6.2.4-5）Eo10.180.221.15oo0.50.2410.71.o0.10.108410.71.82

（6.2.4-6）（6.2.4-7）2EIEIEINE

sso ssi c2l0l

（6.2.4-8）式中：a1，b1，c1，d1——計(jì)算系數(shù)；ηo——N/Nu-M/Mu關(guān)系曲線平衡點(diǎn)的縱坐標(biāo)；ζo——N/Nu-M/Mu關(guān)系曲線平衡點(diǎn)的橫坐標(biāo)；NE——?dú)W拉臨界力（N）；Es、Ec——鋼材和夾層材料的彈性模量（N/mm2）；Iso、Isi——外鋼管和內(nèi)鋼管的截面慣性矩（mm4）；Ic——夾層材料的截面慣性矩（mm4）。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)在一個(gè)平面內(nèi)承受拉、彎荷載共同作用時(shí)，承載力應(yīng)滿足式（6.2.5）的要求：NtM1Nt,u Mu式中：Nt——軸向拉力設(shè)計(jì)值（N）；

（6.2.5）Nt,u——中空夾層復(fù)合海底管道的軸心受拉承載力（N）；M——彎矩設(shè)計(jì)值（N·mm）；Mu——（6.2.3-2）計(jì)算。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的受扭承載力應(yīng)滿足式（6.2.6-1）的要求：T（6.2.6-1）TuTosc,uTi,u

（6.2.6-2）Tosc,utWsctscyt0.38220.04140.2669ln0.18261.3013tscy (0.4222.330.134scy

（6.2.6-3）（6.2.6-4）（6.2.6-5）Ti,uWsitvi

（6.2.6-6）vi

fi/

（6.2.6-7）3式中：T——扭矩設(shè)計(jì)值（N·mm）；3Tu——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的抗扭承載力（N·mm）；Tosc,u——外鋼管和夾層材料的截面抗扭承載力（N·mm）；Ti,u——內(nèi)鋼管的截面抗扭承載力（N·mm）；γt——抗扭承載力計(jì)算系數(shù)；Wsct——外鋼管和夾層材料的截面抗扭模量（mm3）；τscy——外鋼管和夾層材料截面的抗扭極限強(qiáng)度（N/mm2）；foc——（/mm21）計(jì)算；Wsit——內(nèi)鋼管的截面抗扭模量（mm3）；τvi——內(nèi)鋼管抗扭極限強(qiáng)度（N/mm2）；fi——內(nèi)鋼管鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）。標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446計(jì)算。滿足下面要求：當(dāng)內(nèi)部壓力大于外部壓力時(shí)，應(yīng)滿足式（6.2.8-1）的要求：

22

2

M

m

N

pi

pe1

（6.2.8-1）m SCM

pp u

u c b當(dāng)外部壓力大于內(nèi)部壓力時(shí)，應(yīng)滿足式（6.2.8-2）的要求：

22

2

M

m

N

pe

pmin1

（6.2.8-2）m SCM

p p u

u

c c式中：γm——材料抗力因子；γSC——安全等級(jí)抗力因子；M——彎矩設(shè)計(jì)值Mu——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的受彎承載力（N·mm），應(yīng)按本規(guī)程式（6.2.3-2）計(jì)算；N——軸力設(shè)計(jì)值（N）；Nu——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的截面受壓承載力（N），應(yīng)按本規(guī)程式（6.2.1-2）計(jì)算；pi——內(nèi)部壓力（MPa）；pe——外部壓力（MPa）；pb——破裂壓力（MPa）；pmin——取值為零；pc——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰強(qiáng)度（MPa）；αc——流動(dòng)應(yīng)力參數(shù)；αp——用于組合荷載準(zhǔn)則的壓力因子。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰強(qiáng)度應(yīng)滿足下列規(guī)定：12.5Do/to45，12.5Diti≤45，1.15≤Do/Di1.55時(shí)，可按式（6.2.9-4）潰強(qiáng)度：E t3p 2 oo

（6.2.9-1）oEl 1o

Dop2f

to

（6.2.9-2）Pl D of1minpEl,pPl

（6.2.9-3） D

1.969t

2.91

0.0224f

0.364 6.348i i

yi

pc to

fyo

Eo f1t

2.203

0.300 0.721

（6.2.9-4）1 o

D t

fyc

fyc E 1.945c c

c to fyo Eo Eo 式中：Do——外鋼管外徑直徑（mm）；to——外鋼管壁厚（mm）；Di——內(nèi)鋼管外徑（mm）；ti——內(nèi)鋼管壁厚（mm）；pEl——彈性屈曲壓力（MPa）；Eo——外鋼管鋼材的彈性模量（GPa）；νo——外鋼管鋼材的泊松比；pPl——塑性屈曲壓力（MPa）；外鋼管鋼材的屈服強(qiáng)度（MPa）；f1——pc——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰強(qiáng)度（MPa）；fyi——（MPa）；Dc——夾層材料外徑（mm）；tc——夾層材料壁厚（mm）；Ec——夾層材料的彈性模量（GPa）；fyc——夾層材料的屈服強(qiáng)度（MPa）。Do/to≤12.5Do/to≥45，Di/ti≤12.5Di/ti≥45，Do/Di≤1.15或Do/Di≥1.55時(shí)，層間為部分或者完全粘接連接時(shí)，以上公式不再適用，應(yīng)通過有限元計(jì)算中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰強(qiáng)度。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰傳播壓力應(yīng)按以下規(guī)定計(jì)算：25≤Do/to45，25Di/ti≤≤Do/Di≤1.55結(jié)構(gòu)的壓潰傳播壓力：t2.5p35.0f

o

（6.2.10-1）p

Dop

0.132

E'1.3642sp1f o2p t

130.07 o E

（6.2.10-2）p o o D2.876t

2.585f

1.179

0.241

E'2.037f20.269i i

yi

yi

1215.2i to

fyo

Eo

Eo

（6.2.10-3）D8.099t

2.816f

0.780f

0.090E

0.4070.772c c to

ycf f

cEo Eo式中：pp——單鋼管的壓潰傳播壓力（MPa）；psp——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰傳播壓力（MPa）；f2——計(jì)算參數(shù)；Eo?——外鋼管鋼材的硬化模量（GPa）；Ei?——內(nèi)鋼管鋼材的硬化模量（GPa）。Do/to≤25Do/to≥45，Di/ti25Di/ti≥45，Do/Di1.15Do/Di1.55元計(jì)算求得中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的壓潰傳播壓力。長(zhǎng)期荷載作用下中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的軸心受壓承載力宜按下式計(jì)算：NuLkcrNu式中：NuL——長(zhǎng)期荷載作用影響下結(jié)構(gòu)的軸心受壓承載力（N）；Nu——截面受壓承載力（N）；

（6.3.1）kcr——長(zhǎng)期荷載影響系數(shù)，宜按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446取值。中空夾層復(fù)合海底管道材料的長(zhǎng)期荷載作用影響，可參考附錄B進(jìn)行測(cè)試。5×104中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算時(shí)，S-N曲線宜采用下式進(jìn)行計(jì)算或根據(jù)附錄C測(cè)試：NF,r

0.173

（6.4.2）N 1.7N F F式中：NF——中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的外空鋼管疲勞壽命（次）；NF,r——考慮鋼管多向應(yīng)力折減的中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)疲勞壽命（次）；TF——應(yīng)力三軸度。7 防護(hù)設(shè)計(jì)效截面法”進(jìn)行腐蝕后的承載力計(jì)算。局部腐蝕或點(diǎn)腐蝕可保守地等效為均勻腐蝕，D進(jìn)行有關(guān)力學(xué)性能測(cè)試?；旌辖Y(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446和《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。中空夾層復(fù)合海底管道在低溫環(huán)境下，鋼管材料可參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低溫管道用無縫鋼管》GB/T18984和《低溫管道用大直徑焊接鋼管》GB/T37577格要求的相關(guān)規(guī)定，夾層混凝土可參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低溫環(huán)境混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB51081中的相關(guān)規(guī)定。在凍融環(huán)境下，夾層混凝土應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T504760.4用對(duì)其承載力的影響。管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446和《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037等的有關(guān)規(guī)定采取有效抗撞措施。0.7力放大系數(shù)（DIF）1.0。當(dāng)水深大于等于50米時(shí)，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)受落物撞擊作用可取為穩(wěn)定速度，當(dāng)水深小于50米時(shí)，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)受落物撞擊作用可取為相同質(zhì)量落物于空氣中30米高自由落體后的最終速度。PAGE31PAGE31計(jì)算：EEE1mmv2

（7.3.4-1）E T A 2 a Tv2

2g

V

（7.3.4-2）T CA D w mawCaV式中：EE——有效撞擊能量（J）；ET——落物動(dòng)能（J）；EA——落物的附加水動(dòng)力能量m——落物質(zhì)量（kg）；ma——落物的附加水動(dòng)力質(zhì)量g——重力加速度（9.81m/s2）；V——落物體積（m3）；ρw——水的密度（取值1025kg/m3）；CD——落物的阻力系數(shù)，可查表7.3.4確定；Ca——7.3.4A——落物在下落方向的投影面積（m2）；vT——落物穩(wěn)定下落速度（m/s）。7.3.4落物在水下的阻力系數(shù)與附加質(zhì)量系數(shù)

（7.3.4-3）落物幾何形狀阻力系數(shù)（CD）附加質(zhì)量系數(shù)（Ca）細(xì)長(zhǎng)形0.7–1.50.1–1.0箱形1.2–1.30.6–1.5混合形（球形或復(fù)合形）0.6–2.01.0–2.0爆炸作用后中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)損傷等級(jí)可按表7.4.1確定。表7.4.1中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)損傷等級(jí)PAGEPAGE33損傷等級(jí)特征A級(jí)內(nèi)層鋼管沒有破損，內(nèi)層或外層鋼管表面凹痕深度不大于其直徑的5%。B級(jí)內(nèi)層鋼管沒有破損，內(nèi)層或外層鋼管表面凹痕深度大于其直徑的5%。C級(jí)內(nèi)層鋼管破損，管內(nèi)油氣泄漏。爆炸作用后中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的軸心受壓承載力可按如下方法計(jì)算：0.23m·kg-1/30.55m·kg-1/30.2時(shí)：Nb,ubNub2.74e4.7Zbb

（7.4.2-1）（7.4.2-2）3WbbZ3Wbb式中：Nb,u——爆炸作用后中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的剩余截面受壓承載力（N）；Nu——算；ψb——爆炸作用后中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)；Zb——水下爆炸的比例爆距（m·kg-1/3）；b——Wb——TNT裝藥量（kg）。0.23m·kg-1/30.55m·kg-1/30.2時(shí)，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析。制造、安裝和驗(yàn)收一般規(guī)定δδ（8.1.1）5mm。δ圖8.1.1中空夾層復(fù)合海底管道形心位置相對(duì)偏差示意圖編制制造工藝；同時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)構(gòu)造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝試驗(yàn)評(píng)定，制定相應(yīng)的制造工藝或作業(yè)指導(dǎo)書。制造用的涂料、防腐蝕對(duì)內(nèi)層鋼管及外層鋼管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等，應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037的有關(guān)要求。凈。在澆筑或填充夾層材料時(shí)，應(yīng)避免夾層材料跌落內(nèi)管中。夾層材料澆筑或填充應(yīng)考慮安裝過程中的有關(guān)要求。安裝采用S型鋪設(shè)法時(shí)，托管架半徑應(yīng)根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)或施工設(shè)計(jì)確定，托管架長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鋪管船確定。中空夾層復(fù)合海底管道的安裝應(yīng)符合《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037的相關(guān)規(guī)定。驗(yàn)收預(yù)調(diào)試程序和應(yīng)急程序的編制，應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037中的有關(guān)規(guī)定。量檢驗(yàn)、焊縫等級(jí)以及探傷要求，應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037中的有關(guān)規(guī)定。關(guān)注的問題包括：流動(dòng)參數(shù)(壓力、溫度等)；陰極保護(hù)系統(tǒng)；管道熱膨脹；管道移動(dòng)；側(cè)向蛇形彎曲；自由懸跨和暴露。附錄A鋼管混凝土中鋼-混凝土界面粘結(jié)力包括化學(xué)膠結(jié)力、微觀咬合力以及宏觀咬合力。本附錄中鋼與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試方法適合鋼板混凝土和鋼管混凝土兩種試件粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)試。制作鋼板混凝土試件、鋼管混凝土試件試驗(yàn)程序應(yīng)根據(jù)界面性能測(cè)試流程進(jìn)行試驗(yàn)。制作鋼板混凝土試件、鋼管混凝土試件鋼板表面、鋼管內(nèi)表面粗糙度處理掃描鋼管初始幾何變形鋼板表面、鋼管內(nèi)表面粗糙度處理掃描鋼管初始幾何變形計(jì)算化學(xué)膠結(jié)與微觀咬合力有側(cè)壓力鋼板混凝土推出滑移試驗(yàn)計(jì)算化學(xué)膠結(jié)與微觀咬合力有側(cè)壓力鋼板混凝土推出滑移試驗(yàn)無側(cè)壓力鋼板混凝土推出滑移試驗(yàn)有圍壓力鋼管混凝土推出滑移試驗(yàn)無圍壓力鋼管混凝土推出滑移試驗(yàn)計(jì)算分析宏觀咬合力圖A.0.3 界面性能測(cè)試流程測(cè)試結(jié)果應(yīng)包括以下信息：試件鋼板、鋼管表面的粗糙度；推出滑移試驗(yàn)中試件荷載-位移曲線；推出滑移試驗(yàn)中混凝土塊、鋼管表面應(yīng)變?nèi)^程數(shù)據(jù)；試件破壞形態(tài)。附錄B果要求等。后可采用千分表對(duì)素混凝土和復(fù)合管道中的夾層混凝土進(jìn)行軸向收縮量測(cè)量。千分表千分表千分表千分表（a）復(fù)合管道（b）素混凝土圖B.0.2 收縮試驗(yàn)裝置和復(fù)合管道。軸心受壓力學(xué)性能試驗(yàn)裝置應(yīng)包括：液壓試驗(yàn)機(jī)、據(jù)采集系統(tǒng)。試驗(yàn)程序應(yīng)滿足試驗(yàn)測(cè)試的要求。測(cè)試結(jié)果一般應(yīng)包括以下信息：素混凝土及復(fù)合管道夾層混凝土收縮-時(shí)間曲線；復(fù)合管道長(zhǎng)期荷載下徐變-時(shí)間曲線；復(fù)合管道軸壓荷載-位移曲線；復(fù)合管道破壞形態(tài)。附錄C求等。試驗(yàn)裝置應(yīng)滿足下列要求：本測(cè)試方法的試驗(yàn)裝置主要包括了試驗(yàn)管道和試驗(yàn)設(shè)備兩部分；試驗(yàn)管道為復(fù)合管道，內(nèi)層鋼管為通長(zhǎng)無焊縫的鋼管，外層鋼管的跨中采用對(duì)接焊接，將兩段無縫鋼管連接，中空夾層澆筑混凝土填充材料；四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)裝置主要包括疲勞試驗(yàn)機(jī)、力傳感器、分配梁和夾具。試驗(yàn)程序應(yīng)符合下列流程：制作復(fù)合管道疲勞試驗(yàn)構(gòu)件；選取測(cè)試用復(fù)合管道，進(jìn)行外層鋼管質(zhì)量檢測(cè)和焊縫無損質(zhì)量檢測(cè)，探測(cè)焊縫中是否存在氣孔、夾渣、未焊透和未熔合等焊接缺陷；組合安裝四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)裝置，開展四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)；通過力傳感器測(cè)量試驗(yàn)機(jī)施加在分配梁上的荷載，進(jìn)行跨中彎矩的計(jì)算；通過貼在外層鋼管外表面的應(yīng)變片測(cè)量四點(diǎn)彎曲純彎段的鋼材應(yīng)變，通過應(yīng)變可計(jì)算應(yīng)力，LVDT，測(cè)試結(jié)果一般應(yīng)包括以下信息：疲勞試驗(yàn)管道跨中彎矩和管內(nèi)壓力；復(fù)合管道疲勞破壞后疲勞應(yīng)力幅與疲勞壽命；復(fù)合管道疲勞破壞形態(tài)。附錄D及測(cè)試結(jié)果要求等。試驗(yàn)裝置應(yīng)滿足試驗(yàn)測(cè)試相關(guān)要求。試驗(yàn)程序應(yīng)包括試件準(zhǔn)備、裝置組裝、加載、腐蝕試驗(yàn)以及材料性能試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果一般應(yīng)包括以下信息：試驗(yàn)過程中鋼管材料試件產(chǎn)生斷裂的時(shí)間；鋼管材料試件試驗(yàn)前后的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率；鋼管材料試件試驗(yàn)過程中的失重；應(yīng)力腐蝕鋼管材料試件斷口金相觀察。PAGEPAGE41中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程條文說明目 次1 總 則 44術(shù)語和符號(hào) 452.1 術(shù)語 452.2 符號(hào) 45基本規(guī)定 46作用與作用組合 46構(gòu)造規(guī)定 464 材 料 474.1 鋼材 47夾層材料 48連接材料 48結(jié)構(gòu)分析 50計(jì)算指標(biāo) 50分析方法 51管道承載力計(jì)算 54一般規(guī)定 54壓（拉）、彎、扭復(fù)合受力承載力計(jì)算 546.4 抗疲勞設(shè)計(jì) 54防護(hù)設(shè)計(jì) 57防腐蝕設(shè)計(jì) 57抗低溫設(shè)計(jì) 57抗撞擊設(shè)計(jì) 57抗爆炸設(shè)計(jì) 58制造、安裝和驗(yàn)收 608.4 驗(yàn)收 60附錄A鋼與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 61附錄B復(fù)合管道夾層材料長(zhǎng)期性能測(cè)試 63附錄C復(fù)合管道結(jié)構(gòu)疲勞性能測(cè)試 66附錄D力和腐蝕共同作用下鋼管材料性能測(cè)試 671 總則1.0.2規(guī)定本規(guī)程的適用范圍。1構(gòu)，截面形式為圓套圓。1231—外鋼管2—內(nèi)鋼管3—夾層材料圖1中空夾層復(fù)合海底管道橫截面示意圖內(nèi)鋼管和外鋼管間之間需設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?gòu)造連接措施，以保證外鋼管和內(nèi)鋼管在受力過程中的共同工作。術(shù)語和符號(hào)術(shù)語特性的綜合參數(shù)。符號(hào)AsoAc、內(nèi)鋼管的鋼橫截面面AsiAce按現(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CCES7基本規(guī)定當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)動(dòng)力系數(shù)可在1.3–2.0間取值。本條文參考了現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446中的有關(guān)規(guī)定。潮汐、冰情、地震與海嘯、海洋物理、海洋化學(xué)、海洋生物、海洋地質(zhì)、海洋污染、海底地形、海底障礙物、海底土壤特性、海底淺層特性（如淺斷層、塌陷等）和海床穩(wěn)定性等海洋環(huán)境條件。本條文參考了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037中的有關(guān)規(guī)定。構(gòu)造規(guī)定~3.3.3中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：最小管徑、最小壁厚和內(nèi)外鋼管凈間距的規(guī)定是為了保證混凝土澆筑質(zhì)量、鋼定性，由于存在夾層混凝土而有所提高。αnχξ應(yīng)滿足現(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CCES7的有關(guān)規(guī)定。材料鋼材結(jié)合中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的受力要求和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《耐候結(jié)構(gòu)鋼》GB/T4171的規(guī)定。腐蝕介質(zhì)中保持穩(wěn)定，在一些特定環(huán)境下具有較好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，且奧氏體型不銹鋼具有良好的可塑性和可加工性，可以方便地進(jìn)行冷加工和熱加工；鐵素體型不銹鋼相對(duì)于奧氏體型不銹鋼具有較高的強(qiáng)度，適用于一些要求高強(qiáng)度的應(yīng)用場(chǎng)合，而且具有較好的耐磁性，對(duì)磁場(chǎng)的影響較小；奧氏體-鐵素體雙相型不銹鋼結(jié)合了奧氏體和鐵素體的特點(diǎn)，具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性，以及良好的耐腐蝕性能，適用于一些要求高強(qiáng)度和耐腐蝕性的應(yīng)用場(chǎng)合。不銹鋼牌號(hào)及性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境、荷載類型、結(jié)構(gòu)形式、鋼管壁厚、成型方法和表面要求，合理選取不銹鋼牌號(hào)并確定性能指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中注明。例如：當(dāng)中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)應(yīng)用于直接接觸海水地區(qū)、生產(chǎn)腐蝕性產(chǎn)品的工業(yè)廠房、與腐蝕性介質(zhì)直接接觸或存在潛在腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境時(shí)，應(yīng)注意服役過程中可能出現(xiàn)的不銹鋼管的應(yīng)力腐蝕。中空夾層復(fù)合海底管道可能用于輸送高腐蝕性含碳化合物，服役過程中可能出現(xiàn)不銹鋼管點(diǎn)S31603的奧氏體型S22053、S22253的雙相型不銹鋼，必要時(shí)不銹鋼管表面應(yīng)采用定期維護(hù)、涂層或電化學(xué)防護(hù)措施。不銹鋼管在腐蝕性介質(zhì)及工作應(yīng)力、加工過程中產(chǎn)生的殘余(塑性加工焊接、裝配過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力)強(qiáng)度的脆性開裂，即應(yīng)力腐蝕破裂。當(dāng)不銹鋼管中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)服役于可能出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的環(huán)境中時(shí)，建議選用抗腐蝕性較高的雙相型不銹鋼，并注意對(duì)不銹鋼管表面的檢查、清理以防止腐蝕性離子的富集;當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，也可選用奧氏體型不銹鋼當(dāng)無法滿足定期維護(hù)的條件時(shí)，需要開展針對(duì)性研究。夾層材料由于內(nèi)、外鋼管形成封閉環(huán)境，夾層混凝土多余水分不能排除，因而水膠比不宜過大。水膠比要求參考現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55混凝土種類主要決定于所采用的澆筑工藝。宜采用微膨脹混凝土，嚴(yán)格控制氯離子含量，嚴(yán)防銹蝕，嚴(yán)防混凝土堿骨料反應(yīng)，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)同條件試驗(yàn)合格后使用。當(dāng)采用輕骨料混凝土、再生混凝土和砂漿作為夾層材料時(shí)，要求參考國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《輕骨料混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T12、《鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS625和《預(yù)拌砂漿》GB/T25181。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮復(fù)合管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和外鋼管材料牌號(hào)的合理匹配，以保證外鋼管和混凝土材料間的協(xié)同互補(bǔ)及組合作用。在常用截面含鋼率情況下，對(duì)鋼材Q235Q345X60Q390、Q420Q460X65X70C60以上混凝土。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮不銹鋼內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和不銹鋼管材料牌號(hào)的合理匹配，以保證不銹鋼管和混凝土材料間的協(xié)同互補(bǔ)及組合作用。在常用截面含鋼率情況下，對(duì)S30408,S30403,S31608,S31603C40~C60S22053,S22253C60以上混凝土。連接材料本條文中參考現(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410或《不銹鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS952的有關(guān)規(guī)定，關(guān)于焊接材料應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼焊條》GB/T和《不銹鋼藥芯焊絲》GB/T17853或《埋弧焊用不銹鋼焊絲-焊劑組合分類要求》GB/T17854的有關(guān)規(guī)定；連接緊固件應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.6、《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺母》GB/T3098.15、《緊固件機(jī)械性能不銹鋼自攻螺釘》GB/T3098.21、《環(huán)槽鉚釘連接副技術(shù)條件》GB/T36993；高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》GB/T1228、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角螺母》GB/T1229、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》GB/T1230、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》GB/T1231或《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副》GB/T3632和《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副技術(shù)條件》GB/T3633的有關(guān)規(guī)定。結(jié)構(gòu)分析計(jì)算指標(biāo)抗壓強(qiáng)度將受溫度變化的影響。本規(guī)程未列入考慮環(huán)境溫度影響的計(jì)算方法。當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí)，中空夾層復(fù)合海底管道外鋼管和夾層材料軸心抗壓強(qiáng)度隨溫度變化20℃為基準(zhǔn)溫度，通過試驗(yàn)和分析確定軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)的下降率。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)組合彈性抗彎剛度(EI)sc應(yīng)按內(nèi)鋼管、外鋼管與夾層材料三部分剛度疊加的方法計(jì)算，同時(shí)考慮夾層材料開裂和當(dāng)夾層材料為混凝土?xí)r的徐變影響，將夾層材料部分的剛度適當(dāng)降低，即本規(guī)程中式（5.2.2）。Ra(t/D2)之間的關(guān)系，然后利用精確測(cè)量了表面粗糙度的構(gòu)件，分析表面未生銹(界面粗糙度低)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。5強(qiáng)度設(shè)計(jì)值參考現(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CCES7關(guān)規(guī)定選取。5的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值計(jì)算式（1）以及粘結(jié)強(qiáng)度折減系數(shù)計(jì)算式（2）進(jìn)行計(jì)算。D2f0.0714900tD2

（1）b

（2）0.30.14R R5 a a式中：fb——鋼管和夾層混凝土粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；κ——鋼管與夾層混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度折減系數(shù)；D——鋼管外徑（mm）；t——鋼管壁厚（mm）；Ra——鋼管表面粗糙度（μm）。分析方法可參考現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037、《灘海管道系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》SY/T0305和現(xiàn)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《帶有在線結(jié)構(gòu)物的海底管道安裝計(jì)算分析指南》Q/HS3066進(jìn)行確定。環(huán)境參數(shù)包括：潮汐、水深、海水密度、海流、波浪、地貌與工程地質(zhì)。其中，潮汐參數(shù)即最高天文潮（HAT）及最低天文潮（LAT），通常取一年一遇；水深參數(shù)即海圖基準(zhǔn)面（CD）或平均海平面（MSL）；海流參數(shù)即不同水深處的流速；波浪參數(shù)即最大波高（Hmax）及相應(yīng)周期、有義波高（Hs）及相應(yīng)周期等；地貌與工程地質(zhì)即海床地形和土壤參數(shù)；管道參數(shù)包括：管道特性和涂層，涂層包括混凝土配重層和外防腐涂層。其中，管道特性包括結(jié)構(gòu)類型（復(fù)合管道等）、材料強(qiáng)度等級(jí)（外層鋼管、夾層材料及內(nèi)層鋼管）、尺寸（壁厚、管徑）、物理特性（彈性模量、最小屈服強(qiáng)度、泊松比和密度等）；涂層包括厚度和密度。慮環(huán)境荷載作用下，進(jìn)行靜力分析，獲得復(fù)合管道安裝全過程的受力和變形變化規(guī)律。在靜力分析的基礎(chǔ)上，篩選安裝期關(guān)鍵位置。根據(jù)復(fù)合管道荷載、應(yīng)力或應(yīng)變結(jié)果，篩選出應(yīng)力或變形較大的關(guān)鍵位置，常見位置包括上彎段或托管架處、水中懸跨處、下彎段或著泥點(diǎn)處等，如圖2和圖3所示。圖2 典型管道應(yīng)變沿管長(zhǎng)分布規(guī)律圖3 S型鋪設(shè)管道常見關(guān)鍵位置力分析法考慮海洋動(dòng)力環(huán)境的影響。動(dòng)力放大系數(shù)法可根據(jù)工程實(shí)際情況選取DAF=1.2~2.0或在其它范圍取值；在篩選的關(guān)鍵位置處應(yīng)考慮波浪、海流以及船舶運(yùn)動(dòng)等環(huán)境荷載進(jìn)行動(dòng)力分析。動(dòng)力分析要點(diǎn)包括：0°~360°45°增量考慮工況組合；（RAO）（DP）慮低頻運(yùn)動(dòng)；波浪荷載作用可以采用規(guī)則波或不規(guī)則波分析理論，分析結(jié)果應(yīng)規(guī)避模型平衡建立前的瞬態(tài)效應(yīng)；分析結(jié)果應(yīng)按照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037-度校核。在位分析要點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)考慮鋼管初應(yīng)力和夾層材料脫空等初始缺陷，如根據(jù)實(shí)際工程的數(shù)據(jù)，選擇初始缺陷；考慮設(shè)計(jì)溫度時(shí)，如有可靠依據(jù)，可考慮溫降作用，也可從保守角度，按全域管道均勻升溫考慮；在海床相互作用中，宜考慮海床對(duì)管道的軸向摩擦力作用。中空夾層復(fù)合海底管道可在復(fù)合管道自由膨脹和兩端約束兩種工況下進(jìn)行分業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037中組合荷載準(zhǔn)則-荷載控制條件對(duì)管道進(jìn)行校核，或按照荷載條件指導(dǎo)性說明選擇合適的組合和在準(zhǔn)則對(duì)管道進(jìn)行強(qiáng)度校核。架：剛性與柔性托管架、輥輪等模擬；張緊器張力；海床。對(duì)于在位分析，根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行錨固件間隔等關(guān)鍵參數(shù)分析，結(jié)果為復(fù)合管道設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。管道承載力計(jì)算一般規(guī)定當(dāng)有可靠計(jì)算依據(jù)時(shí)，也可采用其他夾層材料。壓（拉6.3.1條?；旌辖Y(jié)構(gòu)的單根弦桿計(jì)算其承載力。應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T514466.2.99款計(jì)算。本條文參考了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的抗彎承載力和截面受壓承載力按本規(guī)程的規(guī)定計(jì)算，其他參數(shù)按照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037確定。3000技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室深水高壓艙實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。巴西海洋工程技術(shù)研究院對(duì)該公式的有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)結(jié)果得到法國(guó)船級(jí)社等認(rèn)可。1500試驗(yàn)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室和巴西海洋工程技術(shù)研究院深水高壓艙檢測(cè)。檢驗(yàn)結(jié)果得到法國(guó)船級(jí)社等認(rèn)可。6.4 鋼管，參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017的有關(guān)規(guī)定，采用該標(biāo)準(zhǔn)中基S-N曲線。其中，S-N曲線的計(jì)算宜考慮鋼管多向應(yīng)力狀態(tài)的影響按式（6.4.2）修正。通過開展試驗(yàn)和有限元模擬，基于損傷力學(xué)和擴(kuò)展有限元法的疲勞壽命分析，以裂紋萌生壽命作為疲勞設(shè)計(jì)依據(jù)，則疲勞壽命設(shè)計(jì)公式為：S3N=7.03×1012。通過有限元模型對(duì)帶內(nèi)壓的空鋼管進(jìn)行應(yīng)力分析，得到預(yù)計(jì)裂紋萌生處的應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果表明，應(yīng)力分量S12、S13、S23均接近于0，可忽略不計(jì)。故有：平均正應(yīng)力σH=(S11+S22+S33)/3；vonMises應(yīng)力σeq=[0.5(S11-S22)2+(S22-S33)2+(S33-S11)2)]0.5；應(yīng)力三軸度T=σH/σeq。圖4裂紋萌生相對(duì)壽命-應(yīng)力三軸度有限元模擬結(jié)果TNSTNT定此系數(shù)如本規(guī)程中式（6.4.2），5所示。圖5 應(yīng)力三軸度對(duì)疲勞壽命的折減曲結(jié)合S-N設(shè)計(jì)曲線，便得到空鋼管的S-N-T設(shè)計(jì)曲面：S3NT1.71.211012

（3）該曲面如圖6所示。圖6 空鋼管的S-N-T設(shè)計(jì)曲面在中空夾層復(fù)合海底管道進(jìn)行抗疲勞設(shè)計(jì)時(shí)，還建該綜合考慮英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《Guideoffatiguedesignandassessmentofsteelproducts》BS7608和《Guidetomethodsforassessingtheacceptabilityofflawsinmetallicstructures》BS7910的要求進(jìn)行基于斷裂力學(xué)方法的斷裂設(shè)計(jì)。給出的疲勞和斷裂設(shè)計(jì)應(yīng)滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海底管道系統(tǒng)》SY/T10037的相關(guān)要求。防護(hù)設(shè)計(jì)本條文參考了現(xiàn)行團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土桁式混合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》T/CECS785中的有關(guān)規(guī)定。關(guān)于局部腐蝕或點(diǎn)腐蝕可等效為均勻腐蝕，鋼管壁厚損失取局部腐蝕或點(diǎn)腐蝕區(qū)域壁厚損失的最大值。同，故可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土混合結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51446計(jì)算其外管的等效參數(shù)。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，應(yīng)用腐蝕后外管的等效參數(shù)計(jì)算。0.40.03時(shí)，壓力可能對(duì)凍融后混凝土的抗壓強(qiáng)度不利，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)算。的情況，當(dāng)存在此風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗撞擊設(shè)計(jì)。階段應(yīng)考慮撞擊荷載作用。已有的研究結(jié)果表明，當(dāng)中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的截0.8時(shí)，其耐撞能力明顯降低，故在本條中規(guī)定對(duì)于考慮撞擊荷載作用0.7。已有的研究結(jié)果表明，中空夾層復(fù)合海底管道受橫向撞擊作用時(shí)，在材料、幾何、撞擊速度等各參數(shù)的變化下，其動(dòng)力放大系數(shù)僅在1.0上下的一個(gè)小范圍（約0.94–1.04）內(nèi)浮動(dòng)，故取1.0。本條文參考了挪威船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)DNVRPF107中的有關(guān)規(guī)定。落物在水下下落受到重力與阻力的作用，落物的下落速度先緩慢上升然后穩(wěn)定。一般在水深50米以下可認(rèn)為落物下落速度已達(dá)到穩(wěn)定。本條文參考了挪威船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)DNVRPF107中對(duì)落物撞擊能量計(jì)算的有關(guān)規(guī)定。水下落物的撞擊能量包括落物本身的動(dòng)能和帶動(dòng)的周圍水的動(dòng)能。本條文參考挪威船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)《Riskassessmentofpipelineprotection》DNV-RP-F107。中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)在爆炸荷載下，外管和夾層混凝土能夠吸收能量從而達(dá)到保護(hù)內(nèi)管的效果。因此從輸運(yùn)油氣的正常使用情況考慮，以內(nèi)管凹陷變形作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。另外，當(dāng)爆炸距離較大時(shí)，中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的破壞形式主要為整體彎曲，應(yīng)考慮整體受彎的影響。用后的剩余承載力，通過有限元研究，回歸得到了中空夾層復(fù)合海底管道損傷指數(shù)。進(jìn)行中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的抗爆炸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮一次荷載和二次荷載。設(shè)計(jì)中可按先施加一次荷載，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后再施加二次荷載的順序計(jì)算。進(jìn)行中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的抗爆炸設(shè)計(jì)時(shí)，一次沖擊波荷載可簡(jiǎn)化為指數(shù)衰減模式：mP(t)Pet/m

（1）52.76Zm 1.13Zb

（2）b 0.084W1/3Zb 式中：Pm——水下爆炸峰值壓強(qiáng)（MPa）；θ——水下爆炸沖擊波衰減曲線時(shí)間常數(shù)（ms）；Wb——水下爆炸點(diǎn)炸藥當(dāng)量（kg）；Zb——（m·kg-1/3）6.3.3條計(jì)算。

（3）進(jìn)行中空夾層復(fù)合海底管道結(jié)構(gòu)的抗爆炸設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮氣泡脈動(dòng)帶來的二次荷載，氣泡