海上平台冰锥结构设计分析
渤海海洋平台不规则锥体抗冰振性能
渤海海洋平台不规则锥体抗冰振性能王胜永;岳前进;毕祥军;张大勇【摘要】海洋平台桩腿外侧立管结构在海冰载荷直接作用下易发生强烈冰激振动响应,继而导致立管结构低周疲劳断裂破坏.提出了应用不规则锥体作为降低立管结构强烈冰激振动的方法,通过现场振动监测数据及数值计算分析表明,在工程实践应用中不规则锥体有效地降低了立管结构的冰激振动响应,避免了立管结构低周疲劳失效问题,从而也为平台结构外侧立管结构的抗冰振提供了一种参考方法.%The strength failure and fatigue failure of riser structures might be easily caused by severe vibrations during ocean loads against on the outside riser of offshore platforms .Severe ice-induced vibrations and low-cycle fa-tigue of welding were observed on the outside riser of a platform in the Bohai Bay due to the ice action acting with the riser.An irregular cone was first proposed and installed on the riser in order to reduce ice-induced vibrations. The ice-induced vibration response of the riser was observed and recorded .The observed data and security analysis showed that the hot spot stress of the riser structure was lower than the fatigue limit stress .The security of the riser structure was greatly enhanced after installing the irregular cone .And it provides a reference for outside riser struc-tures to reduce ice-induced vibrations .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)032【总页数】5页(P6-10)【关键词】海洋平台;低周疲劳断裂;冰激振动;不规则锥体;抗冰振性能【作者】王胜永;岳前进;毕祥军;张大勇【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院,郑州453002;大连理工大学海洋科学与技术学院,盘锦124221;大连理工大学海洋科学与技术学院,盘锦124221;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116023;大连理工大学海洋科学与技术学院,盘锦124221【正文语种】中文【中图分类】O347.1早期寒区海洋工程结构在海平面处以直立结构为主,现场监测发现在海冰载荷作用下直立结构存在冰激振动现象。
极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析
极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析导管架式海洋平台是一种常见的海洋工程结构,用于支撑海底管道和设备,具有抗冲击和稳定性好的特点。
然而,在极寒环境下,海洋工程结构面临的主要挑战是冰的载荷作用,因此需要进行有限元分析来评估结构的稳定性和安全性。
本文将对极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台进行有限元分析。
首先,需要建立一个合适的有限元模型来描述海洋平台的几何形状和材料属性。
然后,引入冰的载荷作用,并将其施加在海洋平台的上部结构上。
根据实际情况,可以选择不同的冰载荷作用模型,如冰块撞击、冰覆盖等。
在加载过程中,可以监测结构的位移、应力和变形等参数。
接下来,可以使用合适的有限元软件进行数值计算,如ABAQUS、ANSYS等。
在计算过程中,需要考虑材料的本构关系和边界条件。
在边界条件方面,可以选择固定边界、自由边界或多自由边界。
根据实际情况,还可以对模型进行网格剖分和单元类型选择等预处理。
在计算得到结构的位移、应力和变形等结果后,可以对结构的安全性和稳定性进行评估。
常见的评估方法包括静态强度分析、动力响应分析和疲劳寿命评估等。
在评估过程中,需要根据设计标准和规范,对结构的破坏准则、失稳准则等进行分析。
最后,可以根据有限元分析的结果,提出相应的优化建议。
对于存在问题的部分,可以考虑增强结构的刚度或加强冰的防护措施等。
同时,还可以针对不同的冰载荷情况进行参数研究,为冰工程的设计和施工提供科学依据。
综上所述,极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台的有限元分析是一项复杂而重要的工作。
通过合适的建模和计算方法,可以评估结构的稳定性和安全性,并提出相应的优化建议,为海洋工程的设计和施工提供依据。
海上风电单桩基础抗冰锥结构研究
海上风电单桩基础抗冰锥结构研究作者:刘聪斌来源:《名城绘》2019年第04期摘要:作为一种具有一定高度的柔性支撑结构,海上风机单桩基础很容易受到海冰的负面影响,进而威胁到风机的安全运行。
基于此,必须研究一种具有抗冰能力的单桩基础结构。
本文借鉴我国渤海和黄海海域海上石油钻井平台抗冰装置的设计,结合以往项目的成功经验对海上风电单桩基础抗冰锥结构进行探讨及研究,希望可以为海上风电工程项目建设提供一定的帮助。
关键词:海上风电;单桩基础;冰荷载;抗冰锥结构近几年来,我国海上风电发展十分迅猛,天津、河北、辽宁、山东等省相继开工建设多个风电项目。
在我国北方海域,台风等自然灾害对风电机组的影响较小,但每年冬季长达3个月的冰期时间中,漂流在海中的浮冰会挤压冲击风电单桩基础,产生复杂敏感的动态响应行为,影响到风机的稳定运行。
基于此,为了有效的提升单桩基础的使用效率及寿命,为其建构一种能够抵抗海冰作用的结构型式就显得尤为重要。
1抗冰原理分析冰荷载是重冰海域海洋工程结构物设计的控制荷载,在海上风电工程项目设计建造的过程中,海冰对单桩基础结构的挤压冲击,以及因此所引起的冰激震动,是一个需要重点考虑的问题。
1.1海冰的力学性质首先,海冰的压缩强度。
海冰在很多结构物前的破坏都会表现为挤压破坏,尤其是对于直立的抗冰结构,压缩强度是海冰的重要物理性质,近些年来针对海冰和结构物相互作用的研究大部分都是从该力学性质入手。
结合大量的测量试验结果来看,海冰压缩强度的影响参数主要包括两类,分别是海冰特性和测试条件,前者包括温度、晶体类型、盐度等,后者包括约束条件、加载方向、加载速率等。
例如海冰的压缩强度和盐度呈负相关。
其次,海冰的拉伸强度。
海冰所能承受的最大拉伸应力即是其拉伸强度,这是一种反映海冰抗拉强度的力学参数,拉应力是导致海冰出现裂纹的主要原因。
海冰的拉伸强度和很多参数都存在紧密联系,如局部冰荷载水平、大面积冰排运动等。
再次,海冰的弯曲强度。
锥体海洋平台结构冰荷载的离散单元分析
锥体海洋平台结构冰荷载的离散单元分析李晔【摘要】In oil/gas exploitations of ice covered cold regions, the conical structure can reduce ice force and avoid intense structure vibration. It is applied most widely in the Bohai Sea recently. In order to investigate the interaction between ice cover and conical structure, a discrete element method is established to mod-el the sea ice breaking characteristics. The ice cover is dispersed into a series of bonded spherical elements. The bonding strength among ice particles is determined with the flexural test of sea ice. The interaction be-tween the ice cover and the conical structure is simulated with the discrete element method to determine the dynamic ice load and structure vibration. Moreover, the influence of conical angle is discussed based on the simulated results. The ice load and the ice-induced structure response in horizontal direction increase obviously with the increase of cone angle, while the ice load in vertical direction decreases significantly. This discrete element method can also be applied to simulate ice loads of other type structures, and to be aided for the design of ice-resistance structure and the analysis of ice induced structure fatigue.%在冰区油气开发中,锥体结构可以有效降低冰力,避免强烈的冰激振动,是目前渤海油气平台的主要结构形式.为研究海冰与锥体结构的相互作用过程,文章建立了适用于模拟海冰破碎特性的离散单元模型.该模型将海冰离散为若干个具有粘接-破碎功能的颗粒单元,并通过海冰弯曲试验确定了单元间的粘接强度;然后对海冰与锥体结构的作用过程进行了数值计算,获得了相应的动冰荷载及冰振响应;在此基础上讨论了不同锥角影响下冰荷载及结构振动响应的变化规律.结果表明,水平方向冰荷载及结构冰振响应随锥角的增加明显增加,而竖直方向冰荷载则显著降低.该离散单元模型还可进一步应用于不同类型抗冰结构的冰荷载分析,有助于解决冰区结构物的抗冰结构设计和冰致疲劳分析.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2017(021)010【总页数】9页(P1254-1262)【关键词】海冰;锥体结构;冰荷载;冰激振动;离散单元模型【作者】李晔【作者单位】中国船级社海洋工程技术中心, 天津 300457【正文语种】中文【中图分类】P731.15;P751海冰与海洋结构相互作用时产生的冰荷载主要受海冰性质与结构形式的影响。
海冰作用下锥体结构对近海桩柱式风力机结构动态响应影响
海冰作用下锥体结构对近海桩柱式风力机结构动态响应影响许子非;叶柯华;李春;丁勤卫;杨阳【摘要】基础结构的稳定是海上风力机安全运行的根本保障,以NREL 5 MW风力机为研究对象,基于Ralston理论建立海冰载荷,同时并考虑湍流风作用,研究安装不同锥角的锥体结构风力机结构动态响应并与未安装锥体结构的风力机进行对比,结果表明,锥体结构能有效降低海冰载荷,减小塔顶加速度及塔顶位移.当锥体角度由70°减小至40°时,海冰载荷减小83.8%,塔顶平均加速度减小43.1%.较之于无锥体结构时,安装40°锥体结构使得塔架一阶固有频率与风轮一阶固有频率处的塔顶位移幅值减小45%与85%.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)022【总页数】7页(P225-230,254)【关键词】风力机;锥体;海冰载荷;动态响应;桩柱式基础【作者】许子非;叶柯华;李春;丁勤卫;杨阳【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TK83随着化石能源危机日益严峻,风能因储量大、分布广及开发利用技术成熟等优点已备受各国重视。
2016年,全球风电新增装机容量达54.6 GW,其中我国占42.8%[1]。
随着风电产业高速发展,陆地优质风场日趋饱和,海上风能因其风速稳定、风能密度大及湍流度小等优点,成为当前研究及发展重点[2]。
按离岸距离或海水深度,海上风力机分近海桩柱式与远海漂浮式[3]。
较之于漂浮式风力机,桩柱式风力机置于近海岸,不仅利于安装维护,且其结构更加稳定。
严寒海域作为风力机可能的在役环境,其基础结构遭受海冰撞击不可避免[4],严重威胁着作为细长弹性体塔架的安全。
导管架海洋平台结构冰致强迫振动分析
1
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图 2 冰弯曲破坏时的强迫动冰力函数
1. 2 1. 2. 1
冰挤压破坏时的强迫动冰力函数
[5 ]
g( φ) = 1. 0 - 0. 435 φ2 ,- 1. 52 ≤ φ ≤ 1. 52 . (8) 其中空间坐标 φ 是圆柱桩腿任意点与正面迎冰点 如图 3 所示. 的夹角, 绕圆柱桩腿冰压力的合力为 F ( t) = = 2 rhH t F0 ( t) . 式中: r 为桩腿半径;H t = (9)
Abstract: In order to verify the rationality of ice load vibration theory and promote its application to practical engineering ,a unified dynamic ice load model is introduced firstly. Taking advantage of Fourier series expansion of the function of dynamic ice load,solutions for calculating the responses of multi - degree offshore platform structure under bending and buckling ice load are obtained. The random response of structure under crushing ice loading is obtained by random vibration analysis. Then the dynamic ice load model and structural response analysis methods are applied to the analysis of a simplified model of an offshore platform structure. The analytical results are in good agreement with measured results,which proves that the unified dynamic ice load model and structural response analysis methods can be used to simulate the characteristic of dynamic ice load. Key words: dynamic ice load model; structural vibration analysis; random vibration; offshore platform structure 海冰对结构的作用是海洋平台结构设计和安 [1 , 2] , 全运营的重要影响因素 合理计算冰荷载十 分重要, 特别是冰的动力作用. 到目前发展了动冰 Matlock 模型和 力强迫振动模型、 自激振动模型、 冰力振子模型、 静冰力和动冰力统一模型
海上风电单桩基础抗冰锥结构设计
海上风电单桩基础抗冰锥结构设计陈立【摘要】海上风机单桩基础作为一种高耸的柔性支撑结构,在海冰的作用下,会产生复杂的动态响应行为,影响到风机的运行及安全.为此,基于渤海及北黄海海域海上石油平台的抗冰锥设计理念,介绍了抗冰锥设计中主要设计参数,给出了单桩基础的抗冰锥设计方法,针对我国北方某实际工程中的3MW海上风电单桩基础进行了抗冰设计,并校核了抗冰锥结构强度.结果表明,设计的抗冰锥能够抵御工程海域中各个水位的冰荷载作用.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2018(044)009【总页数】4页(P93-96)【关键词】海上风电;海冰;抗冰锥;结构设计【作者】陈立【作者单位】上海勘测设计研究院有限公司,上海200434【正文语种】中文【中图分类】TM6140 前言渤海及黄海北部海域风能储备密度大,秦皇岛、曹妃甸、蓬莱等一系列环渤海地区,均已成为我国“十三五”海上风电产业战略部署的重要组成部分。
然而,在渤海及黄海北部海域冬季,伴随巨大风能储备的是大面积的海冰作用威胁和低温冻结威胁。
目前,我国已建立的海上风电场多针对无冰海域,对于有冰海域的海上风电场建设尚缺乏经验。
大量的工程显示,海冰会对海洋结构工程产生巨大的危害。
1969年渤海发生特大冰封,巨大的海冰直接将矗立在海上的“海二井”石油平台推倒,造成了建国以来最大的由于海冰导致的石油平台事故。
多年来的监测数据显示,渤海及北黄海冰区海洋结构(特别是海洋石油平台结构)一直受到海冰的影响,2000年锦州20-2MSW平台在海冰的强烈作用下,平台上的放空管因剧烈晃动而断裂,导致了天然气泄漏事故[1-2]。
放眼全球,阿拉斯加库克湾的采油平台[3- 4]、北欧的Bothnia湾灯塔[5]等冰区海洋结构都不同程度地遭到过海冰的破坏。
因此可以说,海冰是关乎海洋结构安全的全球性问题。
海上风电单桩基础作为一种高耸的柔性结构,较之传统的海洋工程结构,在海冰的作用之下,会产生更加敏感和复杂的动态响应行为。
海上平台结构设计总则1
第五篇 海上平台结构第一章 海上平台结构设计总则第一节 平台结构设计的范围海上平台结构设计是海上平台设计的一个非常重要的组成部分。
特别是对于海上平台的安全性和可靠性至关重要。
海上平台结构设计包括设计导管架结构及甲板结构和附属结构等各个方面内容。
例如确定结构布置原则,正确地选用材料和计算荷载方法,选取适用的荷载系数,确定荷载组合方式,进行强度﹑刚度和稳定性计算,编制材料表以及有关设计文件等。
本章的内容和要求主要适合于导管架固定平台,部分内容也适合于浮式系统的模块设计。
为了设计一座既能可靠运行而又经济安全的海上平台,首先要进行平台总体规划。
所谓总体规划通常是指按照一般的设计准则、法规和标准确定平台上部的工艺﹑机电﹑仪表等设施的布置与支承结构选型的总体问题。
根据使用要求决定的上部设施与设备的总体布置是支承结构规划布置的依据,反过来支承结构的选型也必须满足工艺﹑机电﹑仪表等设施布置的要求。
两者之间有着极为密切的关系。
平台总体布置的目的就是要寻求平台总体的,而不是各个独立部分的最优设计方案。
实际上,平台设计过程就是反复进行工艺﹑机电﹑仪表等设施布置与结构选型相互配合的过程。
海上平台结构设计范围的分类,可以有不同的方法。
总体而言,平台结构设计的最终成果包含下述内容。
一、图纸文件目录二、规格书1.结构设计规格书2. 结构材料规格书3. 制造规格书(包括焊接检验要求)4. 安装规格书三、设计报告1.在位分析(包括计算机的输入输出结果)2.施工分析(1) 吊装分析(包括吊点分析)(2) 拖航分析(3) 打桩分析(4) 装船分析(5) 下水分析3. 局部分析4. 附属构件分析(1) 防沉板计算(2)靠船件计算5. 重量控制报告6. 其他分析计算和报告四、材料表另外,平台结构又分为许多部分。
从大的方面来分,可以分为上部结构和下部结构,不过为了叙述的方便,我们分为如下几个方面。
一、导管架结构设计二、甲板结构设计三、浮式系统模块及火炬塔结构设计四、栈桥设计五、桩结构设计六、生活楼和工作间设计七、其他结构设计对于以上各部分的具体内容,将在后面论述。
海洋平台结构的冰力作用模型
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在海洋环境条件下对寒区海洋油气资源开发的约束因素 中, 海冰是最主要的因素。从美国的 C k 、 m 湾
加拿大的 Baft 、 eu r 俄罗斯的 l r海 、 o海 C a 日本的 O a ̄ 海到我国的渤海无不如此 。工程界对海冰及海冰对 a t lo dt 构筑物的作用研究已持续 了半个多世纪 。 初步形成了专门的学科—— 工程海冰学…。
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第2 o卷第 1 期 舢 年2 月
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海洋平 台结构 的冰力作用模 型
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哈尔滨 109 ) 500 ( 哈尔滨工业大学 土木工程学院 , 黑龙江
其复杂。由于真实海冰破坏的复杂性 , 通过实验室模型试验得到的冰力模 型往往不能很好地反应实际冰力 作用 ; 又由于各海域海冰性质的不同, 研究手段各异 , 不同学者通过现场原型测量给出的冰力模型相去甚远 , 不同的冰力公式的计算结果相差数十倍 。 对于柔性结构 , 冰与结构之间存在相互作用, 使冰激结构振动复杂化 。对冰的动力作用的研究导致了强 迫振动模型、 激振动模型和耦联振动模型的出现。但各种动力作用产生的环境条件和结构条件 、 白 耦联振动
JZ20_2NW平台抗冰性能的有限元分析
文章编号:1001-4500(2007)06-0025-04J Z20Ο2N W平台抗冰性能的有限元分析武文华1,于佰杰1,岳前进1,陈 亮2(1.大连理工大学,大连116085;2.北京美盛沃利工程公司,北京100027) 摘 要:通过有限元软件L SΟD YNA模拟了海冰与J Z20Ο2NW北高平台相互作用的动态断裂过程。
模拟得到的海冰裂纹扩展情况与现场观测一致。
基于数值结果可以确定海冰断裂长度,并获得了呈三角形脉冲形式的冰力时程曲线。
模拟得到的动冰力峰值与HirayamaΟObara公式计算的静冰力结果相符。
同时可以获得平台振动的位移和加速度的模拟结果。
关键词:J Z20Ο2NW北高平台;裂纹扩展;冰荷载;冰激振动;有限元模拟 中图分类号: P752 文献标识码:A为了适应边际油田开发的需要,J Z20Ο2NW北高简易石油平台作为新一代抗冰平台,具有用钢量省、造价低廉等优点。
由于J Z20Ο2油田所处海域冰情较重,要求结构具有较强的抗冰能力,对平台海冰断裂过程进行分析十分必要。
J Z20Ο2N W平台为单桩腿导管架结构,为降低冰力,在水面位置安装破冰锥体。
冰锥相互作用过程研究是目前国际海冰问题研究的热点。
由于J Z20Ο2N W平台研究海冰破碎情况时无需考虑桩腿间海冰的相互影响,振动形式相对简单,吸引了众多研究人员的目光。
随着计算机运算速度的显著提高及商用软件功能的日益完善,数值方法分析冰锥作用,尤其是海冰的破碎过程成为可能。
目前对海冰破碎过程的模拟方法中,有限元法和离散元法应用最为广泛。
文献[1,2]采用非线性有限元模拟了多年冰脊同二维、三维锥体的相互作用。
文献[3]通过显式动力分析软件L SΟD YNA实现了冰和水电站相互接触破碎动态过程的模拟。
Hop kins M.A.[4,5]用二维离散元模拟了海冰在斜坡式结构前的堆积过程和压力冰脊的形成。
Lau M.[6]在Hop kins M.A.工作的基础上,利用了三维离散元程序模拟冰锥相互作用的非线性大变形及断裂过程,取得了与实验比较接近的计算结果。
锥体抗冰结构在码头主体结构中的应用
锥体抗冰结构在码头主体结构中的应用穆森;朱浩;陈际丰【摘要】常规系缆墩由于钢管桩需要承受较大冰荷载,使得结构投资较高,通过结构优化与创新,在曹妃甸30万吨级原油码头工程中系缆墩采用锥体结构,使得流冰由抗压破坏转化为抗弯破坏,可以大大降低冰荷载,从而降低工程投资,具有较好的应用与推广价值.进一步分析了常规结构与锥体结构的优缺点,供专业设计人员参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)009【总页数】4页(P69-72)【关键词】锥体;冰荷载;码头;结构【作者】穆森;朱浩;陈际丰【作者单位】大连理工大学,辽宁大连116023;大连中交理工交通技术研究院有限公司,辽宁大连116023;大连理工大学,辽宁大连116023;大连中交理工交通技术研究院有限公司,辽宁大连116023;中交水运规划设计院有限公司,北京100007【正文语种】中文【中图分类】U653.2曹妃甸30万吨级原油码头位于曹妃甸港区深槽中,该深槽水深条件良好,适宜建设大型散货码头。
不过,由于该地区冬季气温较低,在每年12月下旬至次年3月上旬为流冰期,流冰易对码头结构产生较大作用力,必须优化码头结构以保证结构安全、降低工程投资。
在曹妃甸原油码头工程设计中,将锥体抗冰结构用于靠船墩和系缆墩。
本工程在初步设计阶段对常规结构和锥体结构进行了经济技术比较,通过调整优化,使得各种工况组合下钢管桩应力和桩力基本相当,从而得到常规结构与锥体结构在冰情严重海区深水码头设计中的使用优劣结论。
文章拟针对系缆墩结构采用常规结构与锥体结构进行设计理念比较,说明在曹妃甸30万吨级原油码头中采用锥体结构的必要性与优越性。
1 工程概况曹妃甸30万吨级原油码头前沿设计底高程为-25.80 m,共设置6个系缆墩,系缆墩顶高程为10.0 m[1]。
工程设计高水位为2.91 m,设计低水位为0.53 m。
重现期50年波浪H1%=6.82 m,平均周期Tm=8.60 s。
倒锥形海洋平台波浪载荷的模型试验研究
倒锥形海洋平台波浪载荷的模型试验研究1.引言倒锥形海洋平台是一种具有特殊结构形式和性能特点的海洋平台,其具有较好的稳定性和抗风载能力。
然而,倒锥形海洋平台在海洋环境中受到波浪力的作用,可能会产生较大的波浪载荷,从而影响平台的安全性和稳定性。
因此,对倒锥形海洋平台波浪载荷的模型试验研究具有重要意义。
2.研究对象和研究内容本文选取了倒锥形海洋平台作为研究对象,对其在波浪作用下的载荷进行了深入研究。
具体来说,主要包括以下内容:(1)倒锥形海洋平台的结构特点和性能参数分析:首先对倒锥形海洋平台的结构特点和性能参数进行了详细的分析和描述,为后续的试验研究奠定了基础。
(2)波浪载荷试验方案设计:在确定了倒锥形海洋平台的结构特点和性能参数后,设计了合理的波浪载荷试验方案,包括波浪频率、波高、入射角等参数。
(3)波浪载荷模型试验:根据设计的试验方案,进行了波浪载荷的模型试验,通过测量和分析平台在波浪作用下的变形、位移和应力等数据,研究平台的动力响应规律。
(4)结果分析和讨论:根据试验数据和分析结果,对倒锥形海洋平台在波浪载荷下的响应进行了分析和讨论,揭示了平台受载荷影响的规律和特点。
3.研究方法本文采用了模型试验方法对倒锥形海洋平台的波浪载荷进行研究,主要包括以下步骤:(1)倒锥形海洋平台模型制作:首先根据实际情况,设计和制作了倒锥形海洋平台的模型,确保其符合实际尺寸和结构要求。
(2)波浪载荷试验设备准备:选用适当的试验设备和波浪生成器,设计波浪载荷试验方案,确保试验的准确性和可靠性。
(3)波浪载荷试验过程:进行波浪载荷试验,测量和记录平台在波浪作用下的变形、位移和应力等数据,获取试验结果。
(4)数据处理和分析:对试验数据进行处理和分析,揭示倒锥形海洋平台在波浪载荷下的动态响应规律,得出结论和建议。
4.结果和讨论通过模型试验研究,得出了以下结论:(1)倒锥形海洋平台在波浪作用下会受到较大的载荷,存在一定的振动和变形现象。
【知识】海上平台设备图解介绍(中)
【知识】海上平台设备图解介绍(中)名词drilling中和人体、动物有关的名词及解释其它名词解释1.bull nose 1,BOP2.cat head 2,LMRP3.cat walk 3,SID4.dog ears 4,ROV5.dog house 5,MRT6.finger board 6,RISER7.fox hole 7,HWDP,COLLAR,STRING8.monkey board 8,SLUG CATCHER9.mouse hole10.spiderSID,LMRP,MRT,ROV,HWDP等11.roughneck12.rabbit13.gooseneck【知识】海上平台设备图解介绍(上)DP3--DYNAMIC POSITIONING(CLASS)3(仅作了解性解释)DP -DYNAMIC POSITIONING 动力定位。
其中的3是要求等级。
有0,1,2,3种等级,不同船级社说法有点不同。
DP3是GL说法。
大概就是依靠一系列传感器获得船舶或平台的移动信息,通过计算机控制几个推进器进行位置修正。
目的是使平台在复杂海况下保持位置在允许范围内变动,确保riser和钻管不会有太大偏移。
还可以用在其他工程船,游轮等上面。
这是维基百科对DP的解释,很详细,/wiki/Dynamic_positioning(复制后粘贴在浏览器打开)LMRP--Lower Marine Riser Package 下水管隔离总成与SBOP--subsea bolwout preventer同时使用,叠加在SBOP 的上面。
作用:是链接ssbop和riser,原因是ssbop不像sbop有接口,ssbop是可以根据需要进行几个bop叠加使用的,有了固定接口就不能叠加了。
组成:其实里面也有类似球形bop的结构,就是球形阀,和万向接头。
另外就是与hydrolic line(两根) ,kill and choke line ,和booster line的接口,从接口下来就是软管,在软管的两端直接是万向接头。
海上平台结构的抗风设计与施工
海上平台结构的抗风设计与施工随着世界经济的发展,人们对海洋资源的开发利用日益增加,而海上平台作为一种重要的海洋工程结构,必须经受住恶劣的海洋环境考验。
其中,海上平台结构的抗风设计与施工是保证其安全可靠运行的关键。
一、抗风设计海上平台结构的抗风设计主要考虑到海洋气候条件对平台结构的影响。
首先是确定设计风速,通常采用极值风速的方法,以确保平台可以承受最严峻的风力。
其次是考虑风荷载的影响,根据平台结构形式和特点,采用适当的风荷载计算方法。
此外,还要考虑到平台自身的结构特点,在设计过程中加强平台的抗侧风设计,通过巧妙的旋转机构或减震措施来减小平台受到的侧风荷载。
另外,抗风设计还需要考虑到平台周围水流的影响。
由于海洋环境复杂多变,海流对平台的影响也不能忽视。
在设计过程中,需要充分考虑海流对平台的冲刷和振动效应,采取相应的措施来减小平台的受力。
此外,海浪对平台结构的影响也需要在设计中进行考虑,通过合理的平台结构布置和抗波设计,来降低海浪对平台的冲击力。
二、施工技术海上平台结构的抗风施工是保证平台结构质量和安全的重要环节。
首先,需要合理选择施工方法。
在海上建设平台,可以采用陆源施工和海上施工相结合的方式。
陆源施工主要是在岸上完成平台的制作,然后将制作完成的模块进行装运,再进行平台的组装与安装。
而海上施工则是将平台的组装与安装工作直接在海上进行。
根据不同的项目需求和环境条件,选择合适的施工方法是保证施工质量和效率的关键。
其次,需要注重施工过程中的安全性。
海上施工相比陆地施工,安全风险更高,因此在施工过程中要格外注意安全。
尤其是在风浪较大的天气条件下,施工人员需要采取相应的安全措施,如戴好安全帽、系好安全绳等,保证施工过程的安全性。
此外,还需要考虑到海上平台结构的维护与检修。
由于平台经常暴露在恶劣的海洋环境中,易受到氧化、腐蚀等损害。
因此,平台的日常维护和定期检修工作非常重要。
定期检查平台结构的状态和完整性,并进行相应的维护措施,以保证平台的长期稳定运行。
海上平台结构设计中的安全性与可靠性分析
海上平台结构设计中的安全性与可靠性分析摘要:海上平台结构设计涉及到多学科知识和技术的综合应用,包括结构力学、材料科学、水动力学等领域。
为了保证结构的安全和可靠运行,工程师们需要对设计方法、安全性分析和可靠性分析进行深入研究。
然而,当前关于海上平台结构设计安全性与可靠性的研究尚存在一定的局限性,亟待进一步完善与拓展。
本文从海上平台结构设计的基本原理与方法出发,深入分析了结构安全性和可靠性的相关问题,希望能够为海上平台结构设计的安全性与可靠性分析提供有益的参考价值。
关键词:海上平台;结构设计;安全性;可靠性海洋资源丰富且多样化,为人类提供了巨大的经济价值和发展潜力。
近年来,随着全球能源需求的增长,海上平台在石油、天然气开采、可再生能源等领域扮演着越来越重要的角色。
然而,海上平台结构需要承受复杂多变的海洋环境,如风浪、海流、气候等自然因素的影响,以及长时间运行的挑战,这些因素使得海上平台结构设计的安全性与可靠性问题成为工程实践中关注的焦点。
1海上平台结构设计1.1海上平台结构类型及特点固定式平台是一种底部固定在海床的结构,主要承载方式为底座和桩基,具有较高的结构稳定性,该类平台常用于浅水区域,如钻井、生产和石油储存等应用。
固定式平台的特点是结构相对简单,承载能力较强,但受水深限制较大。
浮动式平台是一种依靠浮力维持稳定的结构,主要承载方式为浮力体和锚链。
该类平台适用于深水和超深水区域,如深海钻井、生产和石油储存等应用。
浮动式平台的特点是结构灵活性较高,适应水深范围较广,但受波浪、海流等环境因素影响较大,需要采取相应的稳定措施。
半潜式平台是一种具有潜水和浮动功能的结构,主要承载方式为浮力体和柱腿。
该类平台常用于中深水区域,如钻井、生产和石油储存等应用。
半潜式平台的特点是结构稳定性较好,抗波浪性能优越,但制造和安装成本较高。
自升式平台是一种具有自升和自降功能的结构,主要承载方式为柱腿和升降装置。
该类平台适用于浅水和中水深区域,如钻井、生产和石油储存等应用。
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均水 位 以上 时 ,海 冰 作用于 正锥体 ,冰 排发 生根部弯 曲破坏 。这 样 ,只要 利用水 文资料 合理地 估计潮 差段 ,再据此 设计 正 、倒 锥组 合体 的高度 ,就可 以充分 的借助锥 体 结构减 小冰力 。
4 9卷
增刊 2
高静 坤 等 :海 上 平 台冰 锥 结构 设 计 分析
荐 的飘浮 板 的上 限塑性 极限弯 曲理论 ,采用 R lo a tn方 法 ,冰 排对于锥 体 结构的 作用力可 以分解 为水 s
构物 强度 很大 ,则 冰排被 其切 割后 破碎通 过 ,引起 结 构物 强烈 的振动 。在此 过程 中,结构 所经 受 因运
动冰 排受 阻而产 生 的作用 力主要 由冰 排 的破 坏类 型 决定 ,并随冰 排 的运 动而逐 渐增 大 ,当增至足 够大 时 ,冰排 自身破 坏 ,冰 力也 随之达 到极值 。因此 ,了解冰 排 自身破坏 类型对 于分 析它 与结 构物 的作用
例 ,介 绍抗冰锥 的设 计 。
2 抗冰 锥 设计 理 论
21冰锥 构造设计 .
安装 了正 、倒锥 组合 体 的渤海某 导管 架平 台结构如 图 l 所示 ,该 正 、倒 锥组合 体是 由两 个 高度相 等 ,上下截 面直径相 同的圆锥 体对接 构成 的 。正 、倒锥组合 体 的小 圆面直径 大小取 决于平 台桩腿 的直 径 ,整个组 合体 的高度和 大 圆面直径 取 决于海冰 的类型 、强度 、潮差 大 小 以及导 管架 桩腿 的倾斜 度等 参数 。当海 水水位 在平 均水位 以下 时 ,海冰作 用于倒 锥体 ,冰排 发生 表面弯 曲破坏 ;当海 水水位 在平
2 71
图 l 带 抗冰锥 体 平 台结构 示意 图 22冰 的破坏 理 论 . 当运 动 的冰 排 受到 结构物 阻拦 时 , 结 构物危 害最 大 的破坏 来 自于冰排 整体移 动所 产生 的挤压 作 对
用 力 以及 冰排 穿越 结构物 时 引起 的振动 。如果 结构 物 强度不够 ,则 在此 过程 中会被冰 排破 坏 ;如果 结
22 7
中
国
造
船
学 术 论文
23 冰荷载 的计算 . 对 于抗冰锥 体 结构 ,朝 向结构运动 的冰 层会 因为弯 曲而受 到拉伸破 坏 。在冰 的上爬 过程 中,结构
一
方面 受到冰 层破 坏而 产生 的荷 载 ,另一 方面也 受到爬 到斜 坡上 的碎冰块 的荷载 。按照 AP P2 I N推 R
() a
() b
() C
() d
图2 冰排 的4 破坏 类型 种 由于冰 排对 结 构物 的作用 力是 在 自身 破坏 时达 到极值 , 即在冰 中应力 达 到强度 极 限时冰 力也达 到 极 限,所 以冰 的强 度直 接决 定着冰 力 的大 小 。海 冰 的抗压 强度 、拉伸 强度 、剪切 强度 和 弯 曲强度对 冰 排 的这 四种 基本 破坏 形式 起着 主要 的控制 作用 ,成 为影 响海冰 与结构 物相互 作用 的 内在 因素 。
对 于抗冰 结构 的设计 非常必要 。在 工程 设计 中,冰荷载 是指冰 力 时程 曲线的峰值 荷载 ,其大 小主要取
决于冰 排的破 坏强度 ,而 破坏 强度 的大 小与冰排 的破坏形 式密 切相关 。由于 冰排的抗 弯强度 小于挤 压 强度 ,借助冰锥 结构 能使得冰 排 以弯 曲模式破 坏 ,从而 有效 的减 小作用 在锥体上 的冰力 荷载 。因此 ,
海 上 平 台冰锥 结构 设 计 分析
高静坤 ,田 园,俞剑勇
( 洋石 油工程股份有 限公 司,天津 30 5 ) 海 0 4 1
摘
要
阐述 了 基于塑性极 限分析法的锥体冰力公式 以 目前应用于工程 的柱体冰力校核公式,并以渤海辽东湾 及
重冰海域破冰锥体的设计实践为例 ,在对 比有限元模拟结果和柱体 冰力校核的结果 的基础 上,结合具体平 台 形 式,对抗冰锥体 的实践设计进行指导。
过程具 有十 分重要 的意义 。 通 常情况 下 ,移动 的冰 排在 结构物 前可 能产 生 的破坏类 型有 以下 四种 :
()挤压 破坏 ,如 图 2a所 示 ,冰排 作用 在桩柱 的接 触面 上 因受 挤压 而逐块 断续 破碎 。 1 ()
( )压 屈破 坏 ,如 图 2b所示 ,大 面积 冰排 与结 构物接 触 ,冰排 由于受 压而 失稳 ,首 先在桩 柱 2 () 前 隆起 ,然后破 坏 。 ( )纵 向剪 切破 坏 ,如 图 2c所 示 ,当冰 排 的剪应 力达 到强度 极 限时 ,产生 与运动 方 向平行 的 3 () 裂缝 ,造成 冰排 破坏 。这 种破坏 容 易 出现在 薄 冰 中。 ( )弯 曲破坏 ,如 图 2d所示 ,当冰排 与具 有一 定坡 度 的结构物相 接触 时 ,形 成受 弯 的梁 或板 , 4 () 最终 因弯 曲而破 坏 。
关 键
词 :冰锥;有限元模程 结构物 设计 的控制载荷 ,随着海 洋工 程开发 活动 的规 模化发展 ,海 冰 与结构物 相互作 用 的问题 目益 突 出 , 立合理 的冰载荷 计算模 型 , 究锥 面冰荷 载对桩 腿的安 全作用 , 建 研
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中
国
造
船
Vo . 9 Sp c a 1 4 e il 2 NO . 0 V 2 08
20 0 8年 I 月 1
S P HI BUI LDI NG OF CHI NA
文章 编 号: 10 .8 22 0 ) 22 0 1 04 8 (0 8¥ .7 0 0
锥 体抗 冰结构 凭借有 效地减 小冰载 荷这 一优势 ,成为 目前冰 区海洋 工程 的优选结 构形式 。
在 我 国渤 海北部 ,根据 海洋 平 台特 征 、渤海海冰 性质 以及冰力 作用 下平 台的振动特 征 ,渤海重 冰 海 域 导管架通 常需要 在主腿 上 的潮 差段 安装 正、倒锥组合 抗冰 结构 。本文 以渤海某平 台 的设 计实 践为