自升式海洋平台强度计算
自升式平台风暴自存状态桩腿强度计算分析
自升式平台风暴自存状态桩腿强度计算分析武少波，王初龙（上海中远船务工程有限公司，上海200231）摘要：以K5-MOPU自升式平台风暴自存状态桩腿强度为研究对象，采用规范公式法和有限元法相结合的方法，分别计算平台承受的风、浪、流等环境载荷，以及由波浪载荷引发的动态放大因子，并考虑平台侧向位移引发的P-∆效应载荷。
根据规范要求分别校核平台桩腿强度，分析平台地基承载能力和预压载能力，并计算分析桩腿锁紧装置的承载能力和平台抗倾稳性。
结果表明平台结构强度满足设计要求。
关键词：自升式平台；风暴自存状态；P-∆效应；桩腿动力放大因子中图分类号：TE951，P752 文献标志码：A DOI：10.14141/j.31-1981.2020.06.010 Strength Calculation and Analysis of Legs on Jack-up Platform in Storm Survival ConditionWU Shaobo, W ANG Chulong(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)Abstract: Taking the K5-MOPU jack-up platform's self-existing state pile leg strength as the research object, using a combination of the normative formula method and the finite element method, the environmental loads such as wind, waves, and currents on the platform are calculated separately, as well as those caused by wave loads. The dynamic amplification factor of, and consider the P-∆ effect load caused by the lateral displacement of the platform. According to the requirements of the specification, the strength of the platform legs is checked separately, the platform foundation bearing capacity and preload capacity are analyzed, and the bearing capacity of the leg locking device and the platform anti-tilting stability are calculated and analyzed. The results show that the structural strength of the platform meets the design requirements.Key words:jack-up platform; storm survival condition; P-∆ effect;leg dynamic amplification factor0 引言自升式平台作为一种可移动式海洋结构物，具有定位能力强、作业稳定性好、海上适应能力强等特点[1]，在大陆架海域油气资源的勘探与开发中占有重要地位。
风暴状态下自升式平台结构强度分析精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版风暴状态下自升式平台结构强度分析摘要：自升式平台作为典型的海洋工程结构物，它由船体、桩腿、升降机构以及一系列钻井设备组成，由于恶劣的工作环境、复杂的结构。
如何对其进行风暴状态下的结构强度分析显得尤为重要了。
本文以某油气回收自升式平台为例，采用有限元分析方法，基于ABS自升式平台结构规范，考虑平台工作载荷、风浪流环境载荷、∆P效应等，应用MSC.Patran/Nastran软-件对平台的桩腿及主体结构进行了强度评估。
通过分析表明：平台主船体满足屈服屈曲强度要求，桩腿满足整体及局部屈曲强度要求，而高应力发生在桩腿与平台主体连接处。
由此，连接部位是平台设计、强度评估需重点关注的。
关键词：自升式平台；强度分析；有限元方法；设计载荷1引言自升式平台占海上移动平台数量的2/3以上，极限状态下的强度分析是平台设计阶段很重要的内容，风暴自存是自升式平台作业的危险工况，承受严酷的海洋环境载荷，属于平台设计的强度控制状态。
由此，对于风暴状态平台船体和桩腿的强度分析，受到平台试验部门的高度关注[1]。
在平台强度分析中，如何合理的建立结构的力学模型，使计算模型能够模拟出实际结构的工作状态，精确计算平台所受的载荷，对自升式平台极限工况下的结构安全性进行有限元分析，对研究自升式平台就显得至关重要了。
2平台有限元模型2.1自升式平台参数本平台为插销式液压升降的四桩腿自升式平台，平台主要由平台主体、油气工艺处理系统、桩腿及液压升降系统等组成。
平台主体为空间箱形结构，主要参数见下表1。
表1 平台主要参数图1 某油气回收自升式平台总布置图及桩腿编号2.2有限元模型建立2.2.1建模方法及原则基于自升式平台各构件受力及传力特性，在用有限元软件对其建模分析时，对其有限元模型作一些合理的假定，并最大程度地保证简化后的有限元模型质量，刚度的不变性以及边界条件的合理性，本文主要分析自升式平台风暴状态的强度，重点关注区域是桩腿与平台主体连接处的强度[2]，采取梁单元模拟的桩腿结构。
自升式海洋平台齿轮齿条接触强度分析
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ７ ） １ １ — ０ ２ ８ ０ — ０ ５
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ７ 年１ １ 月
自升 式 海 洋 平 台 齿 轮 齿 条 接 触 强 度 分 析
叶福 民， 孟 淼
（ 江 苏科 技 大学 机 械 工 程 学 院 ， 江苏 镇 江 ２ １ ２ ０ ０ ０ ）
裂纹 对 齿 轮 齿 条 最 大 接 触 应 力 影 响 不 大
关键词 ： 自升式平 台； 齿轮齿条 ： 裂纹 ： 有限元分析 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献标 识码 ： Ｂ
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ Ｇｅ ａ ｒ ａ ｎ ｄ Ｒａ ｃ ｋ ｉ ｎ
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ ＡＣ Ｔ： Ｇ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｐ ｉ ｎ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｆ ａ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｊ ａ ｃ ｋ ｕ ｐ ｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｒ ｍ， Ｓ Ｏ ｉ ｔ
ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｇ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ Ｆ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ，
船舶与海洋工程结构物强度-思考题(海洋平台强度部分)
船舶与海洋工程结构物强度 思考题海洋平台强度部分54．海洋环境载荷主要包括哪些载荷？它们各有何特点？55．在海洋平台的强度计算中，选用不同波浪理论的主要依据是什么？56．根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺度构件，它们所受的波浪载荷成分有何不同？57．说明下列计及结构物运动的Morison 公式中各字母的含义：f C Au u V u C V D r r N n m R r =++12ρρρu r r && 又若结构物为固定立柱，则该公式如何简化？58．Morison 公式中的拖曳系数C 的物理意义是什么，其数值主要与哪些因素有关？D 59．如何应用“F-K 法”计算作用于大尺度构件上的波浪力？60．试依据功能关系导出流冰对直立桩柱撞击力的计算公式。
61．解释链端刚度系数的含义。
若已知锚链链态的任意两个独立参数（此外，锚链的为k xx w 已知量），能否确定出的数值？k xx 62．结合计算框图说明，如何应用牛顿迭代法来确定系泊平台在已知外力作用下的平衡位置。
63．在自升式平台的强度校核计算中，如何对环境载荷(风、浪、流)进行搜索？其主要目的是什么？64．自升式平台的结构主要由哪几部分组成，该类平台结构的薄弱环节是什么？65．对于具有桁架式桩腿的自升式平台，在总体强度分析和桩腿局部强度分析中，桩腿的模型化有何不同？66．分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下，所受环境载荷的差异。
67．对半潜式平台进行总体强度校核时，通常需考虑哪些主要工况？为什么要选择多种计算工况来进行强度校核？68．半潜式平台的结构可分为哪几部分，其中哪一部分是平台结构的薄弱环节。
69．圆柱壳构件的整体稳定性与局部稳定性问题有何不同？70．海洋平台总体强度分析中通常采用“设计波法”或“设计谱法”，二者的主要区别是什么？71．简要说明“设计谱法”中，如何对结构物的响应进行短期和长期统计预报。
自升式钻井平台结构强度分析与总体设计(佚名抄袭论文)
自升式钻井平台结构强度分析与总体设计摘要：自升式钻井平台是指具有活动桩腿，且其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行钻井作业的平台，此种平台在海洋石油开发中被广泛应用。
本文以自升式钻井平台的结构安全为目的，对工程实践有指导作用，并为工程设计人员提供借鉴。
关键词：自升式；钻井平台；结构强度自升式海洋平台与导管架固定平台相比，结构整体柔性较大，振动响应较为强烈，且随着海洋工程向深海发展，环境越来越恶劣，载荷不确定因素增多，因此，自升式钻井平台的结构安全越来越受到重视，而结构强度分析自然就成为设计阶段的重要研究内容[1]。
一、自升式平台的结构强度分析自升式海洋钻井平台在海上油气开发中得到广泛应用。
它由平台主体、升降装置以及若干（通常为3条到4条）桩腿组成。
平台主体与桩腿之间可通过升降装置实现相对移动，桩腿底部设有沉垫或桩靴与海底相接触。
作业时，桩腿降至海底，平台主体提升到海面以上一定高度，以避免波浪冲击。
拖航时，平台主体降至水面，依靠浮力支承，类似于船体。
此时，桩腿升至水面以上，通过拖航方式转移至新的作业地点。
自升式平台除了承受自身重量和可变载荷外，由于其工作环境的特殊性，还要时刻承受环境载荷的作用。
还有由环境载荷引起平台结构的变形和振动，进而导致附加载荷的产生。
例如：在环境载荷作用下，桩腿会发生变形，平台上部会发生很大的侧向位移，从而导致平台主体对桩腿底部产生附加弯矩。
另外，当平台的自然周期与波浪周期接近时，平台会发生强烈振动，引起很大的动载荷。
再者，由于环境载荷的持续作用，平台结构的内部将会发生疲劳损伤，久而久之，导致结构疲劳破坏。
所以，在自升式平台结构设计过程中，要多方面、综合考虑环境载荷的影响。
根据自升式钻井平台的工作特性和结构特点，其结构强度分析可分为总体性能、船体强度及局部强度分析[2]。
（1）总体性能分析自升式钻井平台的总体性能分析主要是考核其站立工作状态下的整体安全情况，包括桩腿强度、锁紧系统（升降系统）承载性能、预压载性能、桩靴承载性能及抗倾稳性。
自升式平台主船体结构强度有限元分析
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强度进行有限元分析的过程 、处Ｎ ３ 法及应注意的问题，并对计算工况 、载荷 的施加等问题进行 了相应说明。 ＿－
关 键 词 ： 自升式平台；主船体强度；有限元分析
０ 引 言
白升 式平 台作 为一 种重 要 的移动 式平 台 ，是 开发海洋 石油 的基础 装 备 。 目前 ，自升 式平 台 已经成
点 壳 元 ，少鼍 使刑 ３ 点壳 单元 。部 分小肘 板 和扶强 材没 有考 虑 。人的 丌孔通 过删 除 十 应 位置 的 ｆ ｛ 元 ，体现 力 的传递 作用 ；小的开 孔则 忽略 汁。 ｌ 网格划 分具 体 过程及 问题处 理 ＿ ３ 网格 划分 是有 限元 分析 的关键 性工 作之 一 ，它 直接影 响 问题 的规模 及求 解精度 。 格 划 分包括 两 项重 要 的工作 ，即 ：单元形状 选择 和 单元 大 小的控制 。
拟。 根据 构件 的 面积及 惯性 矩对 其等 效 ， 条等 效 为圆管 结构 ， 齿 桩腿 利 用 软件 的 自定义 功能进 行模 拟 。
板梁 复 合弯 曲时 ，考 虑板 、梁 和轴 不重 合 导致 的偏心 问题 ；建立模 型 时 ，根据 平 台结构 的真 实尺 寸 ，分 别赋 予梁 单 元相应 的偏 心值 ， 从而使 得 计算模 型 和真 实结构 相吻 合 。 １ ． 界 条件 ４边 平 台着 底状 态时 ，桩腿 底 部边 界条 件 的考虑 参照 《 上移 动平 台入 级与 建造 规 范 》的相关 规 定， 海 取 海底 泥面 以下 三 米处铰 支 。本 平 台桩腿 和 主 体的连 接是通 过 齿轮齿 条 啮合 系统 实现 的 ，ｌ 者之 问通 ＿ 二 过 齿轮 齿 条来传 递 竖 向力 ，在上 、下 导 向环 处耦 合水平 位移 ，在锁 紧 区耦 合水 平和 垂直 位移 （ 见图 ７ 、
自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析(1)
σb/MPa
164.909 156.011 37.866 174.737 155.798 40.124 131.496 146.097 35.974
σ/MPa
201.819 199.141 38.165 212.840 200.227 40.423 165.475 183.047 36.273
第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集
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自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析
蒙占彬，田海庆，Biblioteka 敦秋（胜利石油管理局 钻井工艺研究院，山东 东营 257061） 摘要：以国内某自升式钻井平台为例，并对利用有限元分析软件 ANSYS 对自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析的方法 进行介绍，提出了一种考虑桩腿齿条等构件作用的改进计算方法。 关键词：桩腿；强度；稳定性分析
表 3 自存工况作用力（90°）
构件 厚度/mm 50 艏桩 45 36 50 左艉桩 45 36 50 右艉桩 45 36 弯矩 My（ / kN· m） 弯矩 M z / (kN· m) 2 324 1 692 373 1 305 950 209 1 143 742 163 60 809 51 789 9 736 64 467 51 737 10 322 56 828 48 518 9 255 轴力 Fx /kN 22 305 23 975 137 23 026 24 697 137 20 653 20 534 137
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第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集
3.2.3 计算结果 将表 1、表 2 及表 3 的数据代入式（6）进行计算，得到桩腿不同壁厚最危险单元的计算轴向应力 σa、 计算弯曲应力 σb 及计算组合应力 σ，如表 4 所示。
300ft自升式平台在升起工况下桩腿强度分析
现代经济信息３００ｆｔ自升式平台在升起工况下桩腿强度分析周海波 南通航运职业技术学船舶与海洋工程系摘要：本文以某300ft自升式平台为研究对象，基于DNV SESAM对其桩蹆进行有限元强度分析。
本文对桩腿结构进行了详细建模，采用WAJAC计算波浪和流载荷的水动力，风载荷根据规范计算；采用单自由度方法对桩腿进行强度分析，同时考虑动力放大效应以及二阶P-delta效应；计算出桩腿在升起工况下的最大应力，并根据规范要求对桩腿进行了强度校核。
关键词：自升式平台；桩腿强度；有限元中图分类号：U656 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2018)025-0338-02一、平台主要参数本文计算选取的300ft自升式平台(Jackup)是三角形主体、三条桩腿三角桁架式结构，平台主要参数包括：船体长度、型宽、型深、桩腿横向间距、桩腿纵向间距和设计升起空船重量，分别为62.72m、56.4m、7.75m、37.2m、35.84m、6700MT。
桩腿的主要参数包括：桩腿最大承载、斜撑类型、桩腿截距、弦杆距离、桩腿长度和桩靴底部面积，分别为6000MT、Reversed K、7.5m、10m、135m、175m。
二、平台结构的建模采用SESAM软件的GeniE模块建模，桩腿采用二维梁单元模拟，主船体采用板和梁单元模拟，并对桩靴结构进行了简化。
为了模拟船体真实的刚度，只对高腹板的桁架结构建模，分析桩腿强度不必对主船体进行详细建模，以减小网格数量，加快运算时间。
平台的海底约束处理手段是将桩靴下表面上的结点简支。
桩腿和船体的连接采用释放自由度的方法来模拟，泥土采用简支边界条件。
实例计算结果表明这类方法可靠且合理，广泛应用于工程实践。
三、平台升起工况下的载荷设定桩腿在升起工况中必须满足自存和钻井修井工况的强度要求。
平台升起工况的各个工况工作载荷包括环境条件，泥土条件，重量分布等。
其中自存工况假设为50年一遇环境载荷。
自升式平台
第三章 自升式平台§3.1自升式平台的典型工况与平台强度校核内容一、自升式平台的典型工况着底工况拖航工况其它工况⎧⎨⎪⎩⎪二、自升式平台强度校核内容根据不同工况下平台的受力特点，选取总体和局部结构（船体、桩腿及固桩区）在最不利的工况下进行强度校核。
着底工况 拖航工况 其它工况 总体强度∨ 局部强度：桩腿∨ ∨ ∨ 局部强度：船体∨ ∨ 局部强度：固桩区∨ ∨§3.2着底工况下的平台总体强度一、结构的模型化1. 船体和桩腿的计算模型平台 船体：箱型梁（梁元）或平面板架（梁元）或空间薄壁结构（板膜元）桩腿（圆柱壳桁架型）：相当杆件（梁元）|⎧⎨⎩2. 连接与边界条件二、计算载荷1. 设计工况及相应的载荷设计工况：满载；风暴自存计算载荷： 环境载荷（风、浪、流）甲板载荷（平台重量、变动载荷）⎧⎨⎩2. 环境载荷的搜索目的：迅速而有效地确定平台使用期限内可能遭遇的最不利的环境载荷组合状态及参数 做法：三、内力计算方法，其中桩腿及固桩区是“薄弱”构件⎩⎨⎧⎯⎯⎯⎯→⎯相当杆件内力船体内力平台作为空间结构有限元分析四、强度校核1. 压弯强度 压、弯应力：σσσσa a b b [][]+≤12. 稳定性 压应力：σσσ≤=[]cr cr K§3.3着底工况和拖航工况下的桩腿局部强度一、着底工况下的桩腿局部强度1. 桩腿的模型化区分圆柱式与桁架式桩腿桩腿两端的边界条件2. 计算载荷桩腿直接承受的载荷－重力、浮力、风浪流船体及海底对桩腿的作用力⎧⎨⎩3. 内力计算方法圆柱式桩腿：圆柱壳静力分析桁架式桩腿：空间刚架静力分析4. 强度校核桩腿在各种变形模式下的强度桩腿的弦杆和撑杆的稳定性二、拖航工况下的桩腿局部强度1. 桩腿的模型化（同上）2. 计算载荷桩腿直接承受的载荷－重力、风力、惯性力桩腿根部的反力⎧⎨⎩3. 内力计算方法准静力分析：(){}{}−+=ω2[][]()()M K d t f t4. 强度校核设计工况：近距拖航；远距拖航。
自升式海洋平台的桩腿强度及稳定性分析张强
自升式海洋平台的桩腿强度及稳定性分析张强发布时间：2021-09-25T09:14:26.165Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：张强[导读] 本文通过对自升式海洋平台的桩腿结构特征、工作原理及工作环境分析中铁资源集团有限公司北京市 100039摘要：本文通过对自升式海洋平台的桩腿结构特征、工作原理及工作环境分析，下文将列举“某生活支持平台”为案例，采取ANSYS11.0软件来论述分析自升式海洋平台桩腿强度和稳定性的方式。
关键词：自升式海洋平台；桩腿强度；稳定性；分析1引言当前自自升式海洋平台被广泛运用到了大陆架海域中的油气勘探与开发工程当中，其是一类海上移动式平台，通常含括了升降结构、桩腿、平台结构还有生活楼等内容，其中桩腿作为整个平台的支撑结构，受到平台自重以及风、波浪、海流等多种复杂力的因素影响，其强度和稳定性关系到整个平台的安全和作业能力，对自升式平台桩腿强度和稳定性的合理分析可以有效提高自升式平台的安全性能和质量。
本文以“某海洋自升式生活支持平台”为算例，对桩腿的强度和稳定性分析方法做一介绍。
2自升式海洋平台的桩腿在整体平台中桩腿发挥其了非常关键的作用，其能够支撑整个平台，在平台运作过程中，将桩腿插至海底，确保其稳固；当作业完毕后，桩腿通过平台升降系统拔桩，将桩腿升起，使平台主体浮在海面，通过拖船将平台拖至下一作业海域进行作业。
桩腿结构形式主要由柱体式和桁架式两类，柱体式桩腿由钢板焊接成封闭式结构，其断面由圆柱形和方箱形两种[1]；某海洋生活支持平台采用4根柱体式桩腿，每根桩腿长76米，直径3米，壁厚50mm。
图1所示为该海洋生活支持平台效果图。
图1自升式生活支持平台3桩腿设计工况和荷载分析3.1设计工况分析桩腿的设计工况主要指风暴自存工况、作业工况、预压工况以及不同环境荷载下的组合工况。
需要指出的是预压工况一般选在风浪平静的时候，不需要考虑环境荷载，此时桩腿受到的静载荷达到最大。
自升式平台强度分析123详解
例如在着底状态中有满载风暴工况和满载作业工况。前者为平台遭到 百年一遇的风暴，甲板载荷为满载情况，这时已不进行钻井作业；后者的 环境条件通常为36m/s风速下的海浪，甲板载荷为满载情况，平台正常钻 井。由于前者条件更为严重，一般就以这个工况作为设计工况。
根据上述各种工作状态的受力分析，平台结构通常需要进行下列的强 度计算： （1）平台总体强度的计算（着底状态）； （2）单桩腿局部强度计算（着底状态，拖航状态，放桩与提桩状态）； （3）船体强度计算（拖航状态，桩腿预压状态）； （4）固桩区结构强度计算（着底状态，拖航状态）。
6.1 自升式平台的主要工作状态
§6.1 自升式平台的主要工作状态05-4-12
5.着底状态
着底状态包括满载风暴不作业和满载作业两种状态。一般情况下，满 载风暴不作业时桩腿所受的外力要比满载作业状态时大，所以通常平台就 以满载风暴不作业状态进行设计。
平台主体被桩腿支撑在海面之上时，平台主体上的甲板载荷和风力将 通过桩腿传递到海底，这时的桩腿将受到风力，波浪力，潮流力，平台重 力和地基反力的作用。由于桩腿比较长，平台结构在载荷的作用下产生的 侧向位移还将使桩腿受到不可忽视的重量偏心力矩。
Ks
8Gr03
31
(6 1)
式中：G为土壤的剪切模数；ν为土壤的泊桑比；r0为桩脚箱的半径或接触 面积的半径。假如桩脚箱是边长分别为B 和L 的矩形，且L 垂直于转动轴， 则等效的半径向可用下式表示。
r0
4
BL3
3
(6 2)
§6.2 平台着底状态的总体强度计算
二、环境载荷计算
在平台着底状态的总体强度计算中，一般是以满载风暴工况（不钻井） 作为设计工况。但由于不同的风向、波浪入射角、波峰位置和不同的海流方 向对平台产生的环境载荷有较大的差异，所以需要进行环境载荷的搜索，以 确定最大的环境载荷，并以此环境载荷与甲板载荷叠加，进行总强度计算。 对风载荷，可以先将受风构件在 不同风向的投影面积、形状系数、高 度系致、风压值、风力作用高度等计 算出来，然后求得不同风向的风力和 它对桩腿下端的力矩。对于有对称性 的平台，一般在0°到180°之间取6至 7个风向角进行计算，如图6-4所示。
自升式平台的结构强度计算
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摘 要 ：自升 式 平 台 在海 洋 石 油 开 发 中 被 广 泛 应 用 ， 为保 障平 台在 各 类 海 况 中正 常 工 作 ，其 结 构 强 度 是 安 全 评 估 的
重要依据 。以渤海海 区的自然环境条件为设计背景 ，考虑风载荷 、流载荷 、冰载荷和波浪载荷等环境载荷 ，以及 载荷沿横 向、纵 向和斜 向作用时 ，对平 台的结构 强度进行有 限元分析 ，计算平 台桩腿和主体结构在不 同工况下 的
提供参考 。
关键词 ： 自升式平 台；结构 ：强度 ；应力 ；位移 中图分类号 ：Ｕ６ ７ ４ 文献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：２ ０ ９ ５ ． ４ ０ ６ ９（ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ２ ２ ． ０ ４
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｅ Ｊ ａ ｃ ｋ— ｕｐ ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍｓ ｈａ ｖｅ ｗｉ ｄ ｅ ａ ｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｎ ｏｆ ｆ ｓ ｈｏ ｒ ｅ ｏ ｉ ｌ ｅ ｘ ｐｌ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｕａ ｒ ａ ｎｔ ｅ ｅ ｉ ｔ ｓ ｎｏ ｒ ｍａ ｌ
海洋平台结构与强度 第4章 自升式海洋平台强度分析_1
自存工况
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第四章 自升式平台强度分析
19
【CCS】 海上移动平台入级与建造规范(2005) 4.2.2 设计载荷
4.2.2.2 正常作业工况： （1） 静载荷包括平台重量、所有固定装置、供 应品和压载重量以及作业载荷； （2） 环境载荷取操作手册中正常作业允许的最 大风、波浪、海流要素或载荷以及海床支承力。
4.2.2.5 自存工况： （1） 静载荷为适应自存状态的平台重量、固定 装置、供应品和压载重量等； （2） 环境载荷取操作手册中规定的平台自存时 的最大风暴条件。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第四章 自升式平台强度分析
20
（1）平台的结构理想化
• 整个平台理想化为空间刚架 • 船体：板架处理 ；有时候也处理为箱型梁 （梁元）或平面板架（梁元）或空间薄壁结 构（板膜元） • 桩腿（圆柱壳桁架型）：相当杆件（梁元） • 边界：桩体上端与船体刚性连接，下端为铰 支或弹性支承
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第四章 自升式平台强度分析
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自升式平台强度校核内容
• 原则：根据不同工况下平台的受力特点， 选取总体和局部结构（船体、桩腿及固桩 区）在最不利的工况下进行强度校核
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第四章 自升式平台强度分析
17
• 在自升式平台的强度计算中除了考虑上述 不同的工作状态外，同时还要考虑环境条 件和甲板载荷的不同情况 • 如在着底状态中有满载风暴工况和满载作 业工况。由于前者条件更为严重，一般就 以这个工况作为设计工况 • 拖航状态也有满载拖航和轻载拖航 • 在设计工况的选取中对甲板变动载荷和环 境条件要考虑可能出现的最不利的情况组 合，以保证结构的安全性。
[交通运输]海洋平台强度
![[交通运输]海洋平台强度](https://img.taocdn.com/s3/m/e6d39b300622192e453610661ed9ad51f01d548a.png)
海洋平台强度Harbin Engineering UniversityHarbin Engineering University海底石油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。
海上石油生产与陆地上石油生产所不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、高效可靠、自动化程度高、布置集中紧凑。
一个全海式的生产处理系统包括：油气计量、油气分离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。
海类洋平台分类供海上钻生产井和开采油气的平台主要有：固定式采油气平台：其形·有桩式平台（如导管架平台）、牵索塔式平台、重力式平台（钢筋混凝土重力式平台、钢筋混凝土结构混合的重力式平台）。
浮式采油气平台：其形式又分：a.可迁移式平台（又称活动式平台），如坐底式平台（也称沉浮式平台）、自升式平台、半潜式平台和船式平台（即钻井船）。
b.不迁移的浮式平台，如张力腿平台、铰接式平台。
绪论一、海洋平台的主要类型平台移动式固定式坐底式自升式半潜式浮船式导管架式重力式张力腿式牵索塔式返回三角形坐底式平台单立柱坐底式平台返回返回返回上图所示为半潜式平台的几种形式。
返回返回返回二、几种典型平台的结构组成 自升式平台：平台主体；桩腿（圆柱|桁架）；升降机构半潜式平台：上层平台；下浮体（或浮箱）；立柱和撑杆导管架平台：上部结构；导管架；桩三、海洋平台作业的特点1. 处于恶劣的海洋环境之中，所受的外载荷复杂2. 作业状态的多样性（多工况）3. 恶性事故率较高四、平台结构强度的分析方法1. 环境载荷的特点——动态，随机2. 强度分析方法(1) 设计波法（确定性方法）(2) 设计谱法（概率方法）第一章环境载荷§1.1平台载荷的分类｛平台载荷使用期间建造期间：｛环境载荷工作载荷施工载荷1. 环境载荷——直接（风、浪、流、冰、地震），间接（锚泊力）返回2. 工作载荷静力载荷：恒定载荷(结构设备重量）可变载荷（压载水，钻井器材）活动载荷（移动设备的重量）动力载荷（例如钻机运转、起吊时的动载荷，直升机着降引起的冲击载荷）返回3. 施工载荷——建造施工，海上吊装返回§1.2 风载荷一、风载荷（水平风力）的计算公式风对结构的作用力：沿着风速方向---水平风力垂直风速方向---升力⎩⎨⎧=⋅⋅⋅=22100V P C C A P F s h ρ二、设计风速与受风投影面积的确定1. 设计风速V：作业海区的统计资料＋规范的有关规定2. 投影面积A：封闭结构或透空结构(桁架)三、脉动风压的影响（动力效应）sh C C A P F ⋅⋅⋅⋅=0ββ=145175.~.§1.3 波浪载荷一、波浪理论的选择1. 几种重要的波浪理论2. 各种波浪理论的适用范围3. 选择波浪理论的主要依据1. 几种重要的波浪理论(1) 艾里（Airy）波：深水和浅水中的微幅波，线性理论（波峰波谷形状对称）(2) 斯托克斯（Stokes）高阶波：深水中的有限幅波，非线性理论（波谷形状较平坦）(3) 椭圆余弦波：浅水中的有限幅波，非线性理论(4) 孤立波：极浅水中的有限幅波，非线性理论返回2. 各种波浪理论的适用范围（水深h、波高H、波浪周期T、波长λ）返回3. 选择波浪理论的主要依据——平台的工作水深返回艾里波理论的主要公式设水深h，波高H，波浪周期T，波长λ，则波频波数扩散关系ωπ=2Tk=2πλgkhk2)tanh(ω=⋅)sin()cosh()](cosh[2),,,(t kx kh z h k gH t z y x ωωφ−⋅+⋅=ζ∂φ∂ω(,,)cos()x y t g t H kx t z =−=−=120(1) 速度势(2) 波面升高速度:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==z w x u ∂∂φ∂∂φ u u t w w t ==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪∂∂∂∂(3) 水质点的速度和加速度加速度：p x y z t t g g t H k h z kh kx t k h z kh w w (,,,)cosh[()]cosh()cos()cosh[()]cosh()=−=≡−=⋅+⋅−=⋅+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪ρ∂φ∂ρζζ∂φ∂ωζ2（4）脉动压力二、波浪载荷计算概述1. 波浪(诱导)载荷的成分拖曳力－起因于物体对水流的扰动，粘性效应惯性力－起因于入射波压力（F-K 力）和流体的惯性（附加质量力）绕射力－起因于物体对水流的扰动，绕射效应2. 海洋结构物按尺度的划分波浪载荷｛小尺度构件（特征尺寸与波长之比D/λ≤0.2）－以拖曳力和惯性力为主，莫里森公式大尺度构件（特征尺寸与波长之比D/λ＞0.2）－以绕射力和惯性力为主，势流理论｛三、应用莫里森公式计算小尺度构件的载荷1. 莫里森（Morison）公式2. 无因次的拖曳力系数和惯性力系数1. 莫里森（Morison ）公式计算垂直构件轴线方向的单位长度波浪力(1) 原始形式：固定垂直立柱的单位长度波浪力u V C u V u u A C u V C u u A C f mD M D G G G G G G G G ρρρρρ++=+=2121(2) 一般形式：计及结构运动（刚体运动和弹性变形）的任意方向构件的单位长度波浪力rR m n N r r D u V C u V u u A C f G G G G G ρρρ++=21返回fG （拖曳力＋惯性力）（拖曳力＋F-K 力＋附加质量力）2. 无因次的拖曳力系数C D和惯性力系数C M（1）拖曳力系数C D 取决于：物体截面形状、表面粗糙度、雷诺数等，通常依赖试验测定（2）惯性力系数C M=1+C m ：一般可按势流理论计算或试验确定返回四、应用势流理论计算大尺度构件的载荷1. 绕射问题总速度势绕射速度势满足总速度势脉动压力力和力矩φφφ(,,,)(,,,)(,,,)x y z t x y z t x y z t W D =+φD x y z t (,,,)⎩⎨⎧][],[],[],[][R S B F L 各部分边界条件流体域内的连续性方程⇒φD φφφ=+W D ⇒p t =−ρ∂φ∂G G G G G F pnds m r pnds S o S ==×⎧⎨⎪⎩⎪∫∫∫∫2. 计算方法(1) 理论方法(2) 半理论半经验方法——F-K 法波浪力F c F K=⋅｛解析法：仅适合于圆柱体数值方法（三维分布源法）：适合于一般形状的大型物体§1.4 流和冰载荷一、海流载荷二、冰载荷一、海流载荷1. 考虑定常海流对结构物作用的通常做法(1) 浪、流联合作用：在莫里森公式中取(2) 流的单独作用：2. 流速沿深度z 的变化G G G u u u W C=+G G G f C A u u D C C=12ρu C 返回二、冰载荷1. 冰载荷的成分冰载荷2. 冰原对垂直桩柱的最大挤压力的计算：冰原的最大挤压力P移动冰原的挤压力流冰的撞击力其它⎧⎨⎪⎩⎪有效接触面积冰所能承受的单位面积最大挤压力m k bh k R C ⋅⋅⋅⎧⎨⎩⎫⎬⎭21P mk k R bh C =12⇒下一页3. 流冰对桩柱的最大撞击力和最大切入深度的计算功能关系ΔE W =流冰动能减少桩柱切入冰块做功冰压力ΔE BLh v W p x dx PX p x mk R bh mk R hx X C C =====⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎫⎬⎪⎪⎭⎪⎪∫122012112()()()tan ραX v BL mk R P vh BL mk R C C ==⋅⎧⎨⎪⎩⎪ραρα2211tan tan ⇒( 可取＝2.5，＝0.9 ) 1k ρt m 3返回第二章锚泊静力计算§2.1锚泊系统与布锚形式一、锚泊系统功能与锚链布置形式1.锚泊系统功能（相当于非线性弹簧）：提供恢复力；限制活动范围2.锚链布置形式的特点：辐射状，对称性二、锚泊系统分析的两种典型问题1. 平台定位计算（正问题）2. 平台强度校核（逆问题）§2.2锚链特性分析—悬链线理论一、锚链特性分析—悬链线理论1. 悬链线的力学模型（悬链线与锚链）2. 悬链线基本方程的导出T T T T T wl dh ds H O V =====⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪⎭⎪cos sin tan θθθ⇒a l ds dh =w T a O ≡du ds au=+112u dh ds ≡sinh −=1u s adh ds s a =sinh ()h a s a =−cosh 1⇒⇒⇒⇒3. 锚链状态参数之间的关系(1) 以参数和表示(2) 以参数和表示4. 锚链的强度条件【例】锚链状态参数计算a a s h h a l a sa s a =−=⎧⎨⎩(cosh )sinh 1s a l h s a a h =+=+⎧⎨⎪⎩⎪−cosh ()1112T T T Kb max []≤=k dT dx w da dx xx H ≡=⋅h const=x s l const dx ds dl ds da l h ah dl da k w dx da ww h a s a s a hl h l xx sahls as a=−+→=−=−→=−=+→=⎫⎬⎪⎭⎪⇒==−=−cosh ()tanh 1222222二、单链的链端刚度1.链端刚度的概念2. 链端刚度的计算公式三、链端位移引起的链态变化1. 链端离开原悬垂平面做水平位移所引起的链态变化(图)2. 链端位移后的锚链状态参数计算链态参数间的关系式()()l s l s u1100−=−−≈⎧⎨⎩δδ⇒[]l s h f a aha hha −=+−+≡−1211cosh ()()h const=§2.3锚泊系统的静力分析一、系泊平台的运动与受力分析1. 坐标系引入3个坐标系：2. 平台的平面刚体运动平台位移向量3. 平台受力分析平台在作用下，于某位置处达到静力平衡大地坐标系固连平台坐标系局部坐标系O XYZ o xyzA −−−⎧⎨⎪⎩⎪ ξη{}()D u v C C C T=,,φ锚泊力未知其它外力已知()()⎧⎨⎩⎫⎬⎭二、建立平台锚泊系统的刚度方程思路：平台刚体位移各着链点在水平面内的位移单根锚链的恢复力同一着链点处的各锚链恢复力合成着链点处恢复力向C点简化组装成锚泊系统的刚度方程1. 平台运动引起的着链点的位移其中转换矩阵{}C D ⇒⇒⇒i {}D i u u y v v x i C ii C i =−=+⎧⎨⎩φφΔΔ{}[]{}C i iD D λ=[]λi i i y x ≡−⎛⎝⎜⎞⎠⎟1001ΔΔ⇒⇒⇒2. 着链点i 的各锚链恢复力的合成(1) 单根锚链j 提供的恢复力其中单链j 刚度矩阵(2) 着链点i 的m 根锚链恢复力的合成其中着链点i 刚度矩阵{}ΔF i j⎩⎨⎧⋅Δ=Δ⋅Δ=Δ+=Δjij yij jij xij j i j i j xx ij f f f f v u k f ααααsin cos )sin cos ()(⇒{}[]{}i j jiD k F =Δ[]k k jxx j jj j j jj ≡⎛⎝⎜⎞⎠⎟()cos cos sin cos sin sin 22αααααα{}iF Δ{}{}ΔΔF F i i jj rr m ==+−∑1⇒{}[]{}ΔF K D i i i =[][]∑−+=≡1m r rj jik K3. 锚泊系统的刚度方程其中组合刚度矩阵⇒{}{}ΔΔF F CiC i n==∑1{}[]{}ΔFK D CCC=[][]K K C iC i n≡=∑1(3) 着链点i 的合成锚链恢复力向C 点简化其中刚度矩阵{}C iF ΔΔΔΔΔΔΔΔΔΔF F F F M y F x F xi C xiyi C yi i C i xi i yi===−+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪{}[]{}i T i C i F F Δ=Δλ{}[]{}ΔF K D i C i C C =[][][][]K K iCiT ii≡λλ⇒⇒三、系泊平台平衡位置的确定以及锚泊力的计算1. 计算原理牛顿迭代法：2. 计算框图0000000=≈+′−⇒=−′f x f x f x x x x x f x f x ()()()()()(){}{}{}{}{}[]{}⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧===′+≡∑∑∑CCCi CCi dD K dF dF F F F 组合刚度矩阵：平台平衡方程：0⎯⎯⎯⎯→⎯牛顿迭代法{}{}[]{}llC l C l C F KD D 11−+−=第三章自升式平台§3.1自升式平台的典型工况与平台强度校核内容一、自升式平台的典型工况二、自升式平台强度校核内容根据不同工况下平台的受力特点，选取总体和局部结构（船体、桩腿及固桩区）在最不利的工况下进行强度校核。
自升式平台塔形井架结构强度分析
构， 其 构件 四面成 网络 或桁架 结 构 ， 因此 它具 有很
大的组 合截 面 惯性 ， 整体 稳 定 性 好、 承 载 能力
大 Ｊ 。 由于海洋 平 台所 处 的海 洋 环 境 十 分 复 杂 和恶 劣 ， 载荷不 确定 因素 多 ， 因此结构 强度 分析 自 然成 为设计 阶段 的重 要研 究 内容 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ４ ０ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ２ ６
螺栓 摩擦 式连接 。焊 接与法 兰式 对接 均视 为刚性 节点 ， 不仅 承 受轴 向力 而 且也 承受 弯 矩作 用 。对
于 螺栓摩 擦式 连接 ， 承受 轴 向力 ， 只传 递端 板法 向
性 连接 ， Ｖ形大 门下两 层为 焊接 刚性连 接 ， 横梁 既
有刚性 连接 ， 又有 半 刚性 连接 。
１ ３ ４
自升式平 台塔形井架结构强度分析——吴 富生 ， 柏
垠， 谢 蓓莉
１ ． ３ 杆件 的有效 长 度
表 ２ 井 架 风 载 分 类 与 风 速 大 小
有效长度概念 是用 来计 算 结构 整体 与对 某 一
惯性 矩的方 向分 为 ｋ 和 ｋ ： 。根 据每根 杆件受 力形 式， 立柱 ｋ ＝ｋ ： ＝１ ． ０ ； 横梁 ｋ ＝１ ． ０ ， ｋ ： ＝ ２ ． ０ ； Ｖ形 大门 ｋ ＝１ ． ０ ， ｋ ： ＝ ２ ． ０ ； 斜撑 ｋ＝１ ． ０ 。 １ ． ４ 模 型约束
自升式 平 台塔形 井 架 结 构 强度 分 析
吴富生 ， 柏 垠， 谢 蓓莉
（ 上海振 华重工（ 集 团） 股份有限公 司， 上海 ２ ０ ０ １ ２ ５ ） 摘 要： 建立 自升式塔型井架 的有限元模型 ， 阐述 Ａ Ｐ Ｉ 规范 中对井架结构分析的要求 ， 给 出井架受到的工
拖航状态的自升式平台桩腿强度分析
拖航状态的自升式平台桩腿强度分析孙雪荣【摘要】为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析，借助DNV系列软件包，以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算；以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高，并进行拖航状态时的准静态结构分析；最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核，从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。
%This paper calculates the roll and pitch natural period of the self-elevating drilling unit legs in towing condition for the structural strength analysis of legs by frequency response analysis method via DNV software package. It also calculates the wave height by the RAO value of the strength analysis of the unit legs and the 6°single amplitude rolling and pitching value in the relevant regulations, and carries out the quasi-static structural analysis in the towing condition. Finally, it checks the yield and buckling structural strength of the unit legs by API-AISC-WSD, which provides the basis for the appropriate leg securing and towing scheme.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】固有周期;结构强度;拖航状态;有限元法【作者】孙雪荣【作者单位】中国船舶及海洋工程研究设计院上海200011【正文语种】中文【中图分类】U662.1自升式海洋平台主要由平台主体结构、桩腿、升降结构、钻井机构等组成。
拖航工况自升式平台桩腿结构强度计算分析
自升式平 台 到指定海 域作 业 ， 需 要进 行迁 移 ， 即拖航 。拖 航 按 照 时 间 和 距 离 可 以分 成 不 超 过 １ ２ ｈ的近 距离 拖航 （ 近海 拖 航 ） 和 超过 １ ２ ｈ的远 距 离拖 航 （ 远 洋拖 航 ） 。在 拖航 时 ， 平 台主 体漂 浮 在 海面 上或者搁 置 在运 载驳 船上 ， 桩腿 升起 ， 桩腿
根据 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ规范校核桩腿强度 ， 分别 对桩 腿结 构中的弦杆间距离 、 弦杆截面形状 、 横撑和斜撑 的变化对桩腿结
构 强 度 的影 响进 行 分 析 。
关键词 ： 自升式平 台； 桩腿结构 ； 拖航 ； 强度分析 中图分类号 ： Ｕ ６ ７ ４ ． ３ ８ 文献标志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ １ ０ ０ － ０ ３
桩腿 任意分 段 ｉ 的质 量 为 ｍ， 则 加 速 度 引起 的惯 性力 的分解 为 平行 于 桩腿 轴 线 的分量 Ｆ ｉ 和 垂 直于桩 腿 的分 量 。
Ｆ ｉ ＝ｍ （ ） Ｙ
＾
风力 Ｆ 对 桩腿 的结构 强度 有较 大 的影 响 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ７— ３ ０
在 拖航 的过 程 中损 坏 。因此 ， 在 设计 初 期 ， 桩 腿 结 构的强度是否 满足拖航状态要求 ， 非常重要 … 。近
海拖航 时 间较短 ， 且环 境较 温和 ， 桩腿 的强度 一般 都能 满足 。本 文 重 点分 析 远 洋 拖航 工 况 下 ， 桩 腿
１ ． ２ 惯 性 力
（ Ａ Ｂ Ｓ 规范》 要求的前提下， 对桩腿结构的影响。
则其 最大 角加 速度 为 Ｏ ｏ （ ） 。
船舶自升式平台稳性计算的通常方法 稳性计算
计算项目
最大容量
实际重量
重心高度
垂向力矩
单 位
吨
吨
米
米·吨
钻井水罐
44．88
30
33.01
990.3
生活水罐
1．53
热水淡水罐
1．02
甲板生活日用罐
54．26
甲板燃油罐
21．22
燃油日用罐
7．55
沉淀燃油罐
6．6
润滑油罐
13．87
废润滑油罐
8．16
循环水
28．36
应急机油罐
四、对飘浮状态下的稳性数据进行校核
根据可变负荷和平台重量数据，利用“静水力曲线表”对平台的计算吃水、稳心高、稳心高修正数据、横倾角和纵倾角进行计算，并且各个桩脚井吃水标尺位置的吃水数据。这个计算也可以利用EXCEL表格的自动计算公式完成。
五、对压载数据进行计算
利用计算出的环境载荷，求压载需求量，根据压载需求量对各个压载舱的水进行调整，使压载量满足压载需求量的要求，并且校核海底支撑力。在这一步里面，利用EXCEL表格的自动计算公式功能对所有的计算进行设计，然后只需要输入环境载荷的数据和各个压载舱内压载水的数据即可以完成计算。
4．08
钻井绞车冷却水
2．04
直升飞机油罐
10．2
BOP罐
13．87
机房顶油罐
8．16
1号泥浆池
80．00
2号泥浆池
80．00
3号泥浆池
80．00
4号泥浆池
80．00
5号泥浆池
11．924
沉沙池
28．618
计量罐
6．359
当表中的舱室局部充满时，实际重心高度：
CPOE-62自升式作业平台整船强度入级计算
维普资讯
Ｃ ＯＥ ６ Ｐ ．２自升 式 作 业 平 台整 船 强 度入 级计 算
马 网扣 ，羊 卫
（０ ７ ８研 究 所 ， 海 ２ ０ １ ） 上 ０ ０ １
摘要 ： 按照 Ｃ Ｓ移动平 台规 范进 行多个工况下 的 Ｃ Ｏ ．２自升 平台整 船有 限元强度 屈服 和屈 曲计算 。就 风 、 、 Ｃ Ｐ Ｅ６ 浪 流环境载荷计算 ， 桩腿 与围阱区接触耦合 的接触 力传递模 拟方 法 ， 台整体侧 向位移 引起 的二次力 的 Ｐ△效 应进 平 － 行 了讨论 。建立 了拖航 工况下桩腿弯 矩的计算简 图 ， 推导 出桩腿 弯矩计算公式后进行 桩腿强度校核 。 关键词 ：环境载荷 ；接触力传递模 拟 ； － 应 ＰＡ效 中图分类号 ：Ｕ ７ ． ８０ １ ６ ４ ３ ．３ 文献标识 码 ： 文章编 号 ： ０ ５９ ６ （ ０ ８ ０ － １－６ Ｂ １０ － ２ ２ ０ ） ２０ ７０ ９ ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｉｌｉｇ ａ ｄ ｂ ｃ ｌ ｇｓｒｎ ｔ ｆ ｈ Ｏ ６ ａ ｋ ｕ ｓｃ ｌｕａｅ ｃ ｏｄｎ ＣＳｍｏ ｉ ｆ ｈ ｒ ｕｅ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｙｅｄｎ ｎ ｕ ｋｉ ｔ ｇｈｏ ｅＣＰ Ｅ－２ ｊｃ —ｐｉ ａｃ ｌｔｄ ａ ｃ ｒｉｇｔ Ｃ ｂｌ ｏｆ ｏｅｒ ｌ． ｎ ｅ ｔ ｏ ｅ ｓ
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平台的工作状态有下列五种
1.拖航状态 2.放桩和提桩状态 3.插桩和拔桩状态 4.桩腿预压状态 5.着底状态
升降工况 迁移工况
正常作业工况 自存工况
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第四章 自升式平台强度分析
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第四章 自升式平台强度分析
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拖航状态
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【CCS】 海上移动平台入级与建造规范(2005) 4.2.2 设计载荷 4.2.2 设计载荷 4.2.2.1 每种设计工况均应考虑静载工况和 静载荷与环境载荷相组合的工况。
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第四章 自升式平台强度分析
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第四章 自升式平台强度分析
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插桩和拔桩状态
• 在插桩时桩腿将承受升降机构的下降力、 桩腿土壤支反力和桩周摩擦力的作用。 • 拔桩时桩腿承受升降机构提升力、桩端粘 结力以及桩周摩擦力的作用，若在淤泥中 还有桩端淤泥吸附力的作用。在拔桩过程 中，当桩腿拔出海底的速度过快或海面风 浪较大时也可能出现桩腿端部与海底碰撞 的现象。
第四章 自升式平台强度分析
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第四章 自升式平台强度分析
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本章主要内容
4.1自升式平台的典型工况 4.2 着底工况下的平台总体强度 4.3 桩腿局部强度计算 4.4 拖航状态下桩腿的动力分析 4.5 实例分析
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第四章 自升式平台强度分析
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【CCS】 海上移动平台入级与建造规范(2005) 4.2.1 设计工况
4.2.1.1 自升式平台的强度分析应至少考虑以下设计工况： 正常作业工况、迁移工况、升降工况和自存工况。必要时， 还应对事故工况予以特殊考虑。设计时，应对迁移工况、 升降工况和自存工况予以特别关注。 4.2.1.2 正常作业工况系指在规定的环境条件下，自升式 平台满载并升到预定标高进行正常作业时的状态。 4.2.1.3 迁移工况系指自升式平台进行迁移过程中的状态， 可分为油田内迁移工况和远洋迁移工况。 4.2.1.4 升降工况系指自升式平台升降桩腿，预压及升、 降平台主体时的状态。 4.2.1.5 自存工况系指极端环境条件下，自升式平台不能 继续作业，但可通过调整可变载荷或放弃部分载荷以及其 他措施以达到某种较为安全的状态。
• 拖航是指整个平台从一个地点(或井位)转移到另 一个地点(或井位)的航行状态，这时船体漂浮在 海面上，桩腿升到船体之上，由于受到风浪的作 用，船体也将如船舶一样产生摇摆运动。 • 这时船体受到重力，浮力，波浪力和惯性力的作 用，同时在桩腿根部的固桩处有很大的动弯矩作 用着，对于深水自升式平台，由于桩腿很长，桩 腿根部的固桩处就将受到很大的作用力，当船体 的纵摇或横摇的角度较大时桩腿因倾斜又对根部 产生根大的桩腿重力力矩。
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桩腿预压状态
• 桩腿预压是将桩腿下面地基的承载力预先压 到暴风状态时所要求的地基承载力，以防止 桩腿出现不均匀下沉，造成平台倾斜和倾覆 事故发生。 • 对于矩形的自升式平台采用对角线预压方式 • 对于三角形的自升式平台一般是用压载舱加 载方法预压，使三个桩腿同时承受船体的全 部重量和压载重量，这时船体相当于三点支 撑，没有扭曲变形的问题
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自升式平台强度校核内容
• 原则：根据不同工况下平台的受力特点， 选取总体和局部结构（船体、桩腿及固桩 区）在最不利的工况下进行强度校核
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第四章 自升式平台强度分析
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• 在自升式平台的强度计算中除了考虑上述 不同的工作状态外，同时还要考虑环境条 件和甲板载荷的不同情况 • 如在着底状态中有满载风暴工况和满载作 业工况。由于前者条件更为严重，一般就 以这个工况作为设计工况 • 拖航状态也有满载拖航和轻载拖航 • 在设计工况的选取中对甲板变动载荷和环 境条件要考虑可能出现的最不利的情况组 合，以保证结构的安全性。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第四章 自升式平台强度分析
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4.1 自升式平台的典型工况
• 自升式平台是由一个船体(平台)和若干起 支撑作用的桩腿所组成 • 平台在工作的全部过程中有多种不同的工 作状态 • 各种状态下结构的受力情况都不完全相同， 所以在计算平台结构强度时就必须考虑各 种不同的工作状态，才能保证安全
自升式海洋平台强度分析
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第四章 自升式平台强度分析
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平台型式：自升式钻井平台 设 计：中船总上海708研究所 建 造：大连造船新厂 建造时间：1998年 船 级：CCS 5/5 Self-elevating Drilling Unit
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第四章 自升式平台强度分析
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着底状态
• 着底状态包括满载风暴不作业（自存）和满载作 业（ 正常作业工况）两种状态。 • 一般情况下，满载风暴不作业时桩腿所受的外力 要比满载作业状态时大，所以通常平台就以满载 风暴不作业状态进行设计。 • 这时的桩腿将受到风力，波浪力，潮流力，平台 重力和地基反力的作用。由于桩腿比较长，平台 结构在载荷的作用下产生的侧向位移还将使桩腿 受到不可忽视的重量偏心力矩。
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放桩和提桩状态
• 放桩是指桩腿伸向海底下方，提桩是指桩 腿拔出海底之后向上提升，这时船体仍飘 浮在海面上 • 在放桩和提桩的过程中，当桩腿未与海底 接触但船体在风浪作用下摇摆时，桩腿也 随着摇摆使桩腿上部（接近船底底部）受 到较大的动弯矩；当船体在风浪作用下产 生升沉运动而使桩腿和海底发生碰撞时， 桩腿根部也将产生较大的动应力。