1.7.1自由悬跨振动可以进行下列分类和分析：

孤立单跨一单模态响应。 孤立单跨一多模态响应。 相互作用的多跨一单模态响应。 相互作用的多跨一多模态响应

1.7.2若在给定流速下可能激起几个振动模态（同一方向），应考虑多模态响应

建立自由悬跨垂向（横流向）和水平方向（顺流向）的最小频率。 采用如下简化准则识别可能激起的频率：

VRd给排水造价、定额、预算，CF>2横流向 Vkd. I > 1 顺流向

此处，可采用管子处1年流条件计算折减速度，见第3章。 一若仅有一个模态满足这一准则，则为单模态响应；否则，则为多模态响应。 注：通常，采用有限元分析确定顺流向和横流向频率。如适用，也可采用6.7中的近似响应值。

1.8自由悬跨响应性能

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1.9.1可以根据流速比α=UJ（U+U.）（其中U。为垂直于管道的流速，Uw为由垂直于管道的有效波

1.9.1可以根据流速比α=UJ（U+U.）（其中U。为垂直于管道的流速，U为由垂直于管道 浪诱导的速度幅值，见第4章），将流态分为如下几类

1.10VIV评估方法

存在不同的方法。 本标准采用所谓的响应模型法来预测旋涡泄放 引起的振幅。这些响应模型是根据静水固有

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率定义的折减速度和无量纲的响应幅值间的经验关系。因此，应力响应由假设的具有经验振幅响应的 振动模型导出，

1.10.3另一种方法是基于半经验的升力系数曲线，该曲线是振幅和无量纲振动频率的函数。运用附 加质量概念，应力响应由分析直接得到，见Larsen&Koushan（2005）。 注：这些方法的主要区别并不在于求解策略，而是所采用的经验参数的依据和有效范围。而且，在建模灵活性及 用户定义的评估疲劳损伤的控制参数（带宽、Strouhal数的选择等）范围，一些工具会有所不同。 1.10.4第三种方法，原则上可以利用计算流体动力学模拟单根或多根管道周围的湍流来评估VIV， 以克服目前工程方法的理论基础局限性。目前，用计算流体力学评估VIV严重受限于所要求的计算 量。此外，缺少能够说明实际自由悬跨疲劳损伤采用计算流体力学评估比用上述方法评估得到的结果 更令人满意的文献。 1.10.5尤其对于经验有限的特殊管道（双层管、集束管、清管回路管等）VIV设计，应考虑进行试 验。当管道采用新设计的VIV抑制装置时，也要进行试验。 1.10.6圆形或复杂截面形式管道，如双层管和集束管，只要考虑结构响应、阻尼和疲劳性能变化 可按普通管道处理。 1.10.7对于非圆形流线截面，如清管回路，计算时可以考虑采用更大的水动力直径和最危险的截面 方向。

1.10.3另一种方法是基于半经验的升力系数曲线，该曲线是振幅和无量纲振动率的函数。运用附 加质量概念，应力响应由分析直接得到，见Larsen&Koushan（2005）。 注：这些方法的主要区别并不在于求解策略，而是所采用的经验参数的依据和有效范围。而且，在建模灵活性及 用户定义的评估疲劳损伤的控制参数（带宽、Strouhal数的选择等）范围，一些工具会有所不同。 1.10.4第三种方法，原则上可以利用计算流体动力学模拟单根或多根管道周围的湍流来评估VIV， 以克服目前工程方法的理论基础局限性。目前，用计算流体力学评估VIV严重受限于所要求的计算 量。此外，缺少能够说明实际自由悬跨疲劳损伤采用计算流体力学评估比用上述方法评估得到的结果 更令人满意的文献。 1.10.5尤其对于经验有限的特殊管道（双层管、集束管、清管回路管等）VIV设计，应考虑进行试 验。当管道采用新设计的VIV抑制装置时，也要进行试验。 1.10.6圆形或复杂截面形式管道，如双层管和集束管，只要考虑结构响应、阻尼和疲劳性能变化 可按普通管道处理。 1.10.7对于非圆形流线截面，如清管回路，计算时可以考虑采用更大的水动力直径和最危险的截面 方向。

1.11与其他规范的关系

下列术语和定义适用于本文件。

1.12.1有效跨长effectivespanlength

1.12.2力模型forcemodel

本标准中环境荷载采用Morison公式

[.12.3 间隙 gap

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支撑悬跨具有相同固有频率的理想化的两端固

管道与海床之间的距离。设计中用的间隙，必须是表征自由悬跨的单一代表值。间隙可以用悬跨 中间三分之一段的间隙平均值来计算

1.12.5多模态响应multi一moderesponse

一个悬跨的行为和响应受到相邻悬跨影响的悬跨

响应模型response

VIV引起的结构响应由水动力参数确定的模型。

1.12.9跨长spanlength

.12.10单跨singlesp

1.12.11不可变悬跨stationaryspan

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下列符号适用于本文件。

SY/T70562016

SY/T7056—2016

SY/T 70562016

SY/T 70562016

SY/T7056—2016

SY/T 7056=2016

2.2.1自由悬跨主要可分为如下儿类： 冲刷引起的自由悬跨，原因是海床侵蚀或床砂移动。自由悬跨状态（跨长、间隙比等）可能 随时间变化。 一不平引起的自由悬跨，原因是海床表面不规则。通常，自由悬跨状态不随时间变化，除非如 压力和温度等操作参数发生显著变化。 2.2.2对于冲刷引起的悬跨，如果没有最大跨长、间隙比和暴露时间的详细信息，可采用下面方法： 若条件相同且没有大范围床砂移动，最大跨长可取令悬跨中部静态变形等于管道外径（包括 涂层）时的跨长。 一暴露时间可取为剩余操作寿命或直到可能发生十预时的持续时间。必须包括所有先前的累积 损伤。 2.2.3由调查和检测得到的其他信息（如自由悬跨长度、间隙比、固有频率）可用于确定冲刷引起的

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自由悬跨是否满足要求。本文件不包括这些方面信息。这方面信息可参考Morketal.（1999） 和Fyrileiv(2000)。 2.2.4操作状态的改变，如压力和温度，可能引起悬跨特征的显著变化，在自由悬跨评估中应考虑。 注：安装在不平海床而且在操作期间发生屈曲的海底管道就是一个例子，关断和横向屈曲使管道和悬跨张力变大。 在操作条件（压力/温度）范围内跨长和跨高可能发生显著变化。在这种情况下，应校核整个操作条件范围 可能控制自由悬跨设计的最低组合。 2.2.5悬跨评估应考虑设计寿命期间的其他变化，如腐蚀。 注：若没有更准确的信息，进行悬跨评估时可按减去一半的腐蚀裕量。

2.3.1这里提出的疲劳筛选标准适用于波流联合作用条件下涡激振动（VIV）和直接波浪荷载引起的 疲劳。筛选标准经过全疲劳分析校核，能够提供超过50年的疲劳寿命。该标准适用于第一阶对称模 态（一个半波）响应为主的悬跨，而且应仅用于筛选分析。如果不满足该标准，应进行更详细的疲劳 分析。2.5中的极端极限状态准则应被校核。 注：2.3中给出的筛选标准用安全系数进行了校核，提供超过50年的疲劳寿命。这些标准用于操作阶段。用适宜 季节10年重现期海流值Us，10yar代替100年重现期值，这一标准可用于临时阶段（安装/排空及充水）。 2.3.2筛选标准是基于流速可用三参数威布尔分布表示的假设。如果不是这样，例如双模态流速分 布，应使用完全疲劳计算校核该筛选标准是否可用。

2.3.3顺流向固有频率f.L必须满足：

2.3.3顺流向固有频率f.必须满足

2.3.3顺流向固有频率fm必须满足量

L/D Vrloanid YIL 250 a

式中： YnL 顺流向筛选系数，见2.6， U c.00ear α 流速比， ，最小值为0.6； D 管道外径（包括涂层）； L 自由悬跨长度； Ue, 100year 管道处100年重现期流速值，见第3章； Uw, lyear 管道处对应于年有义波高Hs，lyear的1年重现期波浪诱导流速有效值，见第3章； VK, onset 顺流向VIV开始时的折减速度，见第4章。 如果上述标准不满足，则要进行完全顺流向VTV疲劳分析。 3.4横向固有频率f.CF必须满足：

2.3.4横向固有频率fc必须滤

fn.cF,Ue.0year +Uw.yea YCE VCi..D

式中： YCF 横向筛选系数，见2.6； VCF, onset 横向VIV开始时的折减数度，见第4章。 如果上述标准不满足，则要进行完全顺流向及横向VIV疲劳分析。 如果需要进行疲劳分析，通过将波浪诱导流速叠加到海流长期分布上或在深水忽略波浪对管道 响，能够对疲劳损伤进行简单评估。如果不满足本标准，则需要进行直接波浪完全疲劳分析

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2.3.6若一 U c,100year U w.lyear + Ue.100year 果不满足本标准，则需要进行直接波浪浪和顺流向VIV完全疲劳分析。 注：2.3.6指出如果管道处1年重现期有效波浪诱导流速大于100年重现期海流流速的一半，则需要进行全疲劳分 析。 即使上面提及的波浪效应标准不满足，为了建立保守的允许自由悬跨长度，也可能与传统的涡激启动标准 样应用本筛选标准 如果水流中的主要成分是海流，通过将特征波浪诱导流速部分，即1年重现期波浪诱导流速，叠加到流速上 来进行自由悬跨评估，如顺流向VIV筛选标准中所描述。 如果水流中的主要成分是波浪速度，通常必须进行完全疲劳分析。但是，如果准静态Morison力计算表明直 接波浪浪作用引起的疲劳能被忽略，或者与顺流向VIV引起的疲劳相比不太显著，顺流向VIV筛选标准仍 可使用。

2.4.1疲劳标准的公式表示为：

2.4.2疲劳损伤评估是基于Palmgern一Miner累积准则（P一M累积准

nTire >Texposure

log ai log N,

料率变化处对应的应力循环数。logNsw典型值在

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2.4.7建议采用以下方法：

Tle=|> MMM T

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劳寿命偏保守地取为VIV（响应模型）或直接波浪荷载（力模型）作用下的最小疲劳寿命（即最大损 伤）。疲劳寿命取顺流向与横向疲劳寿命的最小值。

2.4.10除非另有资料外，采用下述假定

管道位置处的海流分量和波浪诱导流速分量是独立统计的。 假定海流分量和波浪诱导流速分量线性叠加，这意味着波浪和海流概率应采用波浪或海流发 生的方向（对于疲劳损伤而言最为保守）

2.5极端极限状态标准

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.6对于极端波浪条件，在跨肩处可能引起较大变形，要求对跨肩处土壤刚度进行详细分析。 有详细资料，假定自由悬跨边界条件为两端简支（直接波浪作用情况）。 .7顺流向和横流向VIV或直接波浪浪及海流作用引起的最大环境弯矩可以从动态应力得到：

式中： E—最大环境应力（下面给出）； 一惯性矩； D,一钢管外径； V 一壁厚。

2.5.8最大环境应力可取为：

maxS.;0.4Sc + FM,max AcE

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2.5.11可以用时域设计风暴方法计算直接波浪浪荷载引起的最大环境应力αFM，max，如下所示： a）进行实际静态环境条件下的全时域响应分析。典型的风暴持续时间可取3h。 h）建立动应力的时间历程

2.5.12采用下面简化形式计算FM.max

OFM,max = k,kmos k=/2ln(f,△T)

其中：k为峰值系数；△T是3h风暴持续时间；f为振动频率；αs为应力响应αFM（t）的标准 差；s.I为无拖曳荷载时的应力响应标准差；αs和αs.可通过时域分析或频域分析计算得出，见 第5章；km为考虑拖电力荷载非线性的系数，如果相关，可以增加静应力分量。 注：若直接波浪作用下极端极限状态是主要因素，则应考虑轴向力效应。 2.5.13临时条件下极端环境条件，比如10年流速持续给定的一段时间，可能造成疲劳损伤发展。为 了确保管道的完整性及设计的稳定性，应校核这些极端情况

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%与应力范围（S%）相乘； f用于固有频率（f/yt）； Von用于顺流向和横流向VIV开始值（VRCn/Yon.CF和VR.on/Yon,L）； 用于总阻尼； 对于极端极限状态而言，进行荷载效应计算时不涉及安全系数（s=YK=on=1.0），见 2.6.5。

2.6.3自由悬跨可划分为

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Dat,RPF105 ae n

3.1.1本章的目的是对以下方面提供指导： 一流速的长期分布。 管道位置处的波浪诱导流速幅值和振荡流周期的短期和长期描述。 一重现期值。 3.1.2长期分布评估中使用的环境数据应体现管道自由悬跨所在的地理位置。 3.1.3在管道位置处，海流与波浪作用下的流动条件控制着自由悬跨管道的响应。 3.1.4环境数据必须从反映波浪与海流长期变化的周期范围内收集。如果波浪与海流数据不太可靠或 数据有限，应对统计的不确定性进行评估 拉伸强度测试标准，如果不确定性显著，分析中应包括不确定性分析。 3.1.5最好用实测可接受的精度和测量持续时间都可接受的测量值建立管道所处位置的环境荷载条 件。必须用适度保守的假定将波流特征参数折算（外插）为自由悬跨位置处。 3.1.6可采用下列方式描述环境： 方向信息，即流特征参数对应于方位扇区的概率关系，或者 如果流是均匀分布的，可以用全方向统计。

3.1.1本章的目的是对以下方面提供指导

3.1.6可采用下列方式描述环境

方向信息，即流特征参数对应于方位扇区的概率关系，或者 如果流是均匀分布的，可以用全方向统计。 如果无上述资料可用，应假定流一直垂直作用于管轴线。

潮流。 风生流。 一风暴潮引起的流。 密度流。 注：自由悬跨评估要考虑到东南亚部分地区经常观察到的内波效应。内波可能具有较大的流质点速度稀土标准，可以用等 效的海流分布来模拟。

密度流。 注：自由悬跨评估要考虑到东南亚部分地区经常观察到的内波效应。内波可能具有较大的流质点速度，可以 效的海流分布来模拟。