单点系泊海洋平台结构管节点强度校核与可靠性分析
某型海洋单点系泊装置建造精度控制研究
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｗ
●Ｉ
某 型 海 洋 单 点 系 泊 装 置 建 造 精 度 控 制 研究
代 飞
（ 上 海 交通 大 学船 舶海 洋 与建 筑 工程 学 院 上 海 ２ ０ ０ ０ ３ ０ ）
为３ ａｍＩ ｒ 夕 径４ Ｏ Ｏ Ｏ ｍｍ￣件椭圆度允差 （ Ｄ ｍａ ｘ － Ｄ ｍｉ ｎ ） 仅为１ ４ ａｍ。 ｒ 因为钢材强 度高、 板厚 厚 ， 又对 焊接 要 求极高 ， 为 保证 结构 焊接 要求 ， 必 须保 证搭 载之 前 的
研 配精 度 ， 且必 须 保证 搭 载时对 接 口坡 口光 顺 ， 间 隙在 ３ 肌ｎ 左右。 海工产 品 的精 度控 制与船舶 精度 控制有相 通之处 ， 但是 海工 的精度 要求却 远高 于 造船 。 在 整 个建 造过 程 中 ， 需要 全站 仪与 经纬 仪 的全 程配 合 。
引曹
保证缝 隙在３ ｍｍ－ ５ ｍ／ ｌ ｑ 之闯， 确保 焊 接工艺 的顺利 实施 。 管汇平 台的建 造 ， 非 常 典型 的体现 了海 工产 品的结 构特 点— — 尺寸精度 要求高 、 节 点多 、 相贯 口多 ， 这 些特点 都 对精度 控 制工 作提 出 了非常 高 的要求 。 ２对于 高精 度 项 目建 造 精度 控制 的研 究
本文 研究 的单 点系 泊 （ Ｔ ｏ ｗｅ ｒ － Ｙｏ ｒ ｋ ） 装置 ， 净 重量 １ ５ ０ ０ 吨， 高约 ５ ０ 米， 四条 桩腿 跨度 １ ７ 米， 是 一个 非常典 型 的海 洋工 程产 品。 此 塔架 可 以在 海上 与Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ ￣ 现３ ６ ０ 自由连 接 ， 从 而实 现安 全稳 定 的原油 传 输 。 此装置 由于需要 长期在 恶劣 海况 环境 下连 续工 作 ， 因此对 产 品的材 质 、 焊 接工 艺与 精度 控制 都有 极为苛 刻 的要 求 。 对 于 建造过 程 中的精 度控 制 ， 关 键技 术主 要是 高强 度加厚 钢 板卷 板精 度 、 构件转 运精 度 、 管状 结构 对接 口的相贯 线 确 定 与研 配工 艺 、 组 立 吊装过 程 中的 无应 力装 配等 等 。
海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析
海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析
李清明;陈第一;祁雷;李宁;孙兆恒;刘子梁
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】2024(39)3
【摘要】根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。
以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管架腿柱结构强度和屈曲稳定性。
借助所构建的SACS计算模型,验证在水深88 m下,采用7套复合材料背负式管卡时,海洋平台导管架腿柱结构的安全性和可靠性,为在相同工作环境下平台腿柱结构的设计提供参考。
【总页数】6页(P46-51)
【作者】李清明;陈第一;祁雷;李宁;孙兆恒;刘子梁
【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司;华南理工大学海洋科学与工程学院;中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE95;P751
【相关文献】
1.基于模型冰试验的多腿柱导管架平台结构最大冰载荷计算新方法——以渤海绥中36-1油田AII井口平台为例
2.单腿导管架平台的设计与结构内力分析
3.海上升压
站平台桩和上部结构柱腿连接强度分析4.基于带缆工况下的导管架主腿结构强度分析5.海上风机导管架基础钢管桩稳桩平台结构强度分析
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海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析
浙江大学硕士学位论文海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析姓名：罗宏申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：金伟良;李海波2000.1.1●‘海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析摘要本文以结构可靠度理论、统计分析理论和结构优化理论为基础，充分考虑了海洋平台结构的特点，利用Ｍａｔｌａｂ软件平台，对海洋平台的环境荷载和荷载抗力分项系数的优化进行了研究ｏｆ具体的研究工作是：’＼．基于可靠度设计的要求，对涉及工程结构设计的基本资料，如环境资料（波浪、流、风、冰、地震、海生物、水温、水位）、地质资料（土的物理力学性质等）和结构资料等，提出相应的基本要求和依据。
运用统计分析理论对绥中３６－１油田的一座平台和涠１Ｉ－４Ｃ平台的环境荷载和抗力进行统计分析，给出它们的概率分布形式并进行相应的检验．同时基于有限元分析软件ＳＡＣＳ计算结果和最小二乘法原理在Ｍａｔｌａｂ软件平台基础上进行平台基底总剪力的表达形式拟合．拟合结果对于平台整体可靠度衣疲劳可靠度提供了所需的基本数据资料．根据结构优化理论，提出系数重要度分析方法，并选择绥中３６－Ｉ油田的一座平台进行Ｍａｔｌａｂ编程计算系数重要度．本文的研究工作是浙江大学结构工程研究所承担的两个研究项目：“涠１１—４Ｃ－Ｔ－台结构可靠性研究”与‘‘基于可靠度的海洋平台结构设计的基础研究”的组成部分・少／一关键词：海洋≯结气萝魔结构优怨笋；环警札重移；竺ｈ６■■ｊ■■■●■■■■●■■■■●■■■■■■■●■■■■■■，■■■■■ＥＥ目■●■！■■■■Ｅｊ■■■■■Ｅ■■■｜■●■■●●■■■■■■■■■●｜目ｇ■■■■目■Ｅ■自！Ｅｇｅ浙江大学硕士学位论文，２００１１●海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析Ａｂｓｔ／＇ａｃｔＵｓｉｎｇＭａｔＩａｂｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ１０ａｄｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔｏｆ１０ａｄａｎｄｒｅｓｉｓｔａｈｏｅｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅＰ１ａｔｆｏｒｉｌｌｓａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｅｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｓ：ｒｕｅｔｕｆａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｒｕｅｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌＹｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｆｏｒｏｆｆｓｈｏｒｅＰ１ａｔｆｏｒｍｓ．Ｔｈｅｍａｊｏｒｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆ０１１０ＷＳ：Ｏｎｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｓｔｒｕｅｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｂａｓｉｃｄａｔａｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｄａｔａ，ｓｕｃｈａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄａｔａ（ｗａｖｅ、ｃｕｒｒｅｎｔ、ｗｉｎｄ、ｉｃｅ、ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ、眦ｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌ），ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａ（ｅａｒｔｈｙｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｅｔｅ．）ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄａｔａｅｔｃ．ａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｕｓｉｎｇｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｔｈｅｏｒｙ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌｏａｄｓａｎｄｆｅｂｉｓｔａｎｃｅｓｏｆａｎｏｆｆｓｈｏｒｅＰｌａｔｆｏｒｍｉｎＳＺ３６一ｌｏｆｆｓｈｏｒｅｏｉｌｆｉｅｌｄａｎｄＷ１卜４Ｃｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｇｉｖｅｎ，ｔｈｅｎｔｈｅｉｒｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｒｅｇａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｖｅｔｉｆｙｉｓｄｏｎｅ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｃｏｍｐｕｔｉｎｇｂｙｔｈｅＳＡＣＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｌｅａｓｅｓｑｕａｒｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｏｔａｌｓｈｅａｒｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎａｐｌａｔｆｏｒｍｂｅｔｔｏｍｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ．ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｄａｔａｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅＰ１ａｆｒｏｍｓｙｓｔｅｍｒｅｌｌａｂｉＩｉｔｙａｎｄｆａｔｉｇｕｅｒｅＩｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｒｉａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅｔｈｕｄｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｐｔｉｍｕｍ，ａｎｄｃａｌｃｕＩａｔｅｓｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆａｎｏｆｆｓｈｏｒｅＰ１ａｔｆｏｒｍｉｎＳＺ３６—１ｏｆｆｓｈｏｒｅｏｉｌｆｉｅｌｄｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂｓｏｌｔｗａｒｅ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｂｅｌｏｎｇｓｔｏｐｒｏｊｅｃｔ：“ＴＨＥＷｌｌ一４ＣＰＬＡＴＦＯＲＭＳＴＲＵＣＴＵＲＥＲＥＬＩＡＢＩＬＩＴＹＳＴＵＤＹＩＮＧ”ａｎｄｐｒｏｊｅｃｔ：“ＴＨＥＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮＳＴＵＤＹＯＦＴＨＥＯＦＦＳＨＯＲＥＰＬＡＴＦＯＲＭＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤＥＳＩＧＮＢＡＳＥＤＯＮＲＥＬＩＡＢＩＬＩＴＹ”ｗｈｉｃｈａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔｒＵＣｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｌａｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｉｓｉｉｉｉ＿＿＿＿Ｉ＿＿ｌ＿＿＿＿＿＿－＿＿＿自＿ｌ＿●目目Ｉ＿－Ｉ＿＿＿ｌ＿＿＿＿＿ｌ＿＿－＿＿＿＿－＿ｌ＿＿＿＿＿＿－＿＿≈浙江大学硕士学位论文．２００１ｎ●●●；●耋童兰垒篁丝星耋堡兰篁塑至丝鍪堡坌丝堡塞圣耋坌丝ｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｕｍｍｅｔｈｏｄ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄａｔａ；￥ｅｎＳｉｔｉＶｉｔｙ；Ｍａｔｌａｂ浙江大学硕士学位论文．２００１。
单点悬挂式结构物水动力性能和结构强度分析
示范项目（FZHJ05） 作者简介：张涵，女，1998 年生。2020 年毕业于集美大学船舶与海洋工程专业，现主要从事船舶结构力学研究。 通信作者：扈喆，男，教授，1988 年生。2015 年毕业于上海交通大学船舶与海洋工程专业，现主要从事船舶与海洋工程水
动力性能研究。
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船舶与海洋工程 2021 年第 3 期
由于悬挂式结构物通常需长时间在海上作业，故保证其具有良好的抗风浪性能和结构强度尤为重要。 目前工程上常采用三维势流理论分析船舶和浮式结构物的水动力性能。例如：王红芳[1]基于三维势流理论 对某船舶波浪载荷进行了长期预报；韩旭亮等[2]基于时域三维势流理论建立了波浪中多浮体作业系统耦合 运动数学模型，计算了运输船靠近 Spar 平台安装作业时的运动响应；青兆熹等[3]基于频域三维线性势流理 论计算了浮式生产储油卸油装置（Float Production Storage and Offloading, FPSO）在规则波中压载、半载和 满载工况下的响应幅值算子，并对其运动、加速度和剖面关键载荷进行了短期预报；ZHU 等[4]采用三维频 域势流理论研究了各体间隙对多体浮式结构物波浪载荷的影响；KIM 等[5]基于时域三维势流理论，采用 Rankine 源方法计算了相邻多体结构物的运动响应。目前业界已对船舶和常规海洋结构物的水动力性能开 展大量研究，积累了丰富的经验，但对单点悬挂式海洋结构物的水动力性能开展的研究不多。
点 3 个方向的位移为 0；
z
2) 用刚度较大的弹簧代替悬挂点约束，在方程中添加附加刚度矩阵。 由于第 1 种方法增加了自由度个数，且不利于统一形式求解，故这里采
FPSO单点系泊系统的结构安全评估与优化
FPSO单点系泊系统的结构安全评估与优化FPSO（浮式生产储油船）作为一种将油气生产、储存和转运集于一身的海上设施，已经成为深海油田开发的重要利器。
而FPSO的单点系泊系统作为其重要组成部分之一，承担着保持船体稳定和安全的重要职责。
本文将对FPSO单点系泊系统的结构安全进行评估，并提出优化的方案。
首先，我们将对FPSO单点系泊系统的结构进行评估。
该系统主要由锚链、系泊桩、船体结构等组成。
我们可以通过有限元分析等方法对这些结构进行力学性能的评估。
例如，我们可以检查锚链的拉力是否符合设计要求，并进行疲劳寿命分析，以确保其在长期使用过程中不会发生断裂。
同时，我们还可以评估系泊桩的承载能力，确保其能够承受预期的水动力荷载和风荷载。
此外，对船体结构的强度和稳定性也需要进行评估，以确保其能够有效地抵抗外部环境条件的影响。
基于上述评估结果，我们可以对FPSO单点系泊系统进行优化。
首先，对于锚链的优化，我们可以考虑采用高强度材料，以增加其拉力容量，提高安全性。
此外，对于锚链的布设方式，我们可以采用合适的布锚角度和锚链间距，以增加系统的稳定性。
对于系泊桩的优化，我们可以选择更合适的材料和尺寸，以提高其承载能力。
此外，对于船体结构的优化，我们可以考虑采用增强结构或采用更合理的结构设计，以提高其抗风浪能力和波动荷载承载能力。
除了结构的优化，我们还应关注FPSO单点系泊系统的监测与维护。
监测系统可以通过各种传感器，如振动传感器、应变传感器等，对FPSO单点系泊系统进行实时监测，及时发现可能存在的问题，并采取相应的维护措施。
此外，定期的维护工作也是确保FPSO单点系泊系统安全运行的关键。
维护工作包括对锚链磨损情况的检查、系泊桩的防腐蚀处理以及船体结构的定期检测等。
除了上述内容，我们还应关注FPSO单点系泊系统的环境可持续性。
在优化设计和维护过程中，我们应考虑减少对环境的负面影响。
例如，在锚链的选用过程中，可以选择可回收或可再生的材料，以减少废弃物的产生。
海洋平台结构与强度 第6章 导管架式平台强度分析
第六章 导管架平台强度分析
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(2)活载荷：活载荷为平台使用期间施加于平台上的 载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变 化与作用可分为可变载荷与动力载荷。对于可变载荷 的数值，由于其作用位置变化缓慢，可作为静载荷处 理，它包括； ①钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移 下平台，并可以在平台上移动； ②生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救 生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可 以移上或移下平台； ③贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量； ④海生物附着和冰的聚积所增加的重量。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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二、 结构的理想化及构件应力计算
导管架结构支承于桩基上，桩基对导管架起 着支承和约束作用，因此在分析导管架平台时，必 须考虑结构—桩—土的共同作用。 在建立计算模型时；目前较常用的方法是将 导管架结构部分理想化为空间刚架，而对桩基部分 则可理想化为等效的直立桩，如图6.1所示。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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上节主要内容
2、半潜式平台结构强度设计谱算法
半潜式平台设计谱法的计算通常可以分为四个 部分： 1、波浪外力分析 2、波浪载荷下的空间刚架计算 3、响应函数计算 4、短期与长期统计预报
FPSO单点系泊系统的疲劳分析与寿命评估
FPSO单点系泊系统的疲劳分析与寿命评估概述FPSO（Floating Production Storage and Offloading）是一种用于海洋石油生产的浮式平台。
该平台通常使用单点系泊系统进行固定，以保持在海上工作期间的稳定性。
单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估是确保FPSO平台安全和可靠运营的重要任务。
本文将深入探讨FPSO单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估的方法和意义。
疲劳分析的方法疲劳分析是评估FPSO单点系泊系统的疲劳寿命的关键步骤之一。
它涉及到计算并预测系统在海浪和风力等外部环境作用下的应力载荷。
常见的疲劳分析方法包括有限元分析、结构应力计算以及疲劳寿命计算。
首先，有限元分析是一种常用的工程方法，可以通过将结构划分为有限数量的元素，模拟系统内应力和位移的分布。
通过对每个元素的力学行为进行分析，可以得出整个系统的应力和变形情况。
这对于理解FPSO单点系泊系统在不同情况下的强度和稳定性至关重要。
其次，结构应力计算是通过将FPSO单点系泊系统划分为不同的部件，分析其受力情况。
这可以帮助我们理解每个部件在持续工作过程中的应力分布。
这些应力计算结果对于评估每个部件寿命的关键因素很重要，并为做出必要的维护和修复提供了依据。
最后，疲劳寿命计算是根据确定的载荷和应力数据，结合材料的疲劳特性，预测结构的疲劳寿命。
这需要考虑到疲劳裂纹的扩展、应力集中以及系统的使用情况等因素。
通过疲劳寿命计算，我们可以了解FPSO单点系泊系统在特定条件下的使用寿命，从而制定相应的维护和修复计划。
疲劳分析的意义FPSO单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估对于保障平台和人员的安全运行至关重要。
首先，疲劳分析可以帮助工程师们了解系统中不同部件的疲劳破坏和可靠性问题。
通过研究应力集中、疲劳裂纹扩展和载荷作用等因素，我们可以准确评估系统的强度和稳定性，并识别可能造成失效的关键部件。
这有助于及早发现潜在风险以及做出相应的加固和维修措施。
海洋平台TT型管节点的极限强度分析
3 基金项目 : 国家自然科学基金 (10142001) ,山东省自然科学基金 ( TM05SJ 04) 来稿日期 :2005210225 修回日期 :2006207222 第一作者简介 : 曲淑英 ,女 ,1963 年生 ,烟台大学土木工程学院 ,教授 ; 研究方向 — — — 结构工程数值分析 。E2mail : qsy_qu @163. co m
2 2
其中 : T2 是焊缝外部厚度 ; k2 是外部交线修正因子 ; θ FOS outer 是比例因子 ; m 是一个常数 ; s 是最小交线夹角。 经过修正以后 , 焊趾部分的外部交线方程可以 写为 β ZW 0 = ZA 0 + T2 co s 0 β Y W 0 = Y A 0 + T2 sin 0
表1
R/ mm r/ mm
图7
节点应力变形图
承载能力 P 达到最大值为 926kN , 之后随位移 U 的 增大节点的承载能力有所下降 。 所以该 T T 节点在 轴向力作用下的极限承载能力为 926kN 。
Байду номын сангаас
4 参数影响
) 和两个材料参数 五个几何参数 ( T ,φ,γ,β,τ ( σ σ y , u /σ y ) 对 T T 节点极限强度的影响 , 分别计算了 64 组模型 , 得出了各参数对 T T 节点极限强度的影 响规律 。 其中各参数对应的数值区间如下所示 。 T : 10mm ～ 20mm ;τ: 01 5 ～ 11 0 ;γ: 6 ～ 24 ;β: 01 5 ～ 01 8 ;θ: 60° ～ 120° ;σ y : 200M Pa ～ 345M Pa ; σ 1 2 ～ 11 5 。 y : 1
图1
T T 节点有限元网格图
海洋平台的结构强度与稳定性分析
海洋平台的结构强度与稳定性分析海洋平台是一种在海洋中建造的人工平台，用于开展海上石油钻探、海洋科学研究、风电场建设等活动。
在海洋环境中，海洋平台的结构强度和稳定性是非常重要的，对于保证平台运行的安全性和可靠性至关重要。
本文将对海洋平台的结构强度和稳定性进行分析，并提出相应的解决方案。
一、结构强度分析1. 荷载计算海洋平台的结构强度受到多种荷载的影响，包括自重、风载、浪载、冲击载荷等。
在设计海洋平台时，需要根据平台的用途和运行环境合理计算各个荷载的大小，并采取适当的安全系数进行荷载设计。
2. 结构材料选择海洋平台的结构强度与所采用的材料有密切关系。
传统上，海洋平台的结构多采用钢结构，但随着高性能材料的发展，复合材料也逐渐应用于海洋平台的建造中。
选择合适的结构材料可以提高海洋平台的强度和耐久性。
3. 结构设计在海洋平台的结构设计中，需要考虑平台的稳定性和结构的强度。
采用合理的结构形式和连接方式，合理布置支撑结构和刚性连接，可以提高平台的整体结构强度。
二、稳定性分析1. 海底基础设计海洋平台的稳定性受到其海底基础的影响。
根据海洋平台的类型和运行环境，可以选择适合的基础形式，如桩基、板基等。
通过合理设计基础的形状和尺寸，保证海洋平台的稳定性。
2. 平台动力响应分析海洋平台在海洋环境中受到风力、波浪等外部荷载的作用，产生动态响应。
通过对平台的动力响应进行分析，可以评估平台的稳定性，并设计相应的减振措施，如增设阻尼器、减小平台的共振频率等。
3. 风、浪和冲击力分析在海洋平台的稳定性分析中，需要对海洋环境中的风、浪和冲击力进行综合分析。
通过采用海洋气象数据和水动力学模型，可以计算风、浪和冲击力的大小和作用方向，从而评估平台的稳定性。
总结：海洋平台的结构强度与稳定性分析对于确保平台的安全性和可靠性至关重要。
在设计过程中，需要合理计算各个荷载的大小，选择适当的结构材料，设计合理的结构形式和连接方式。
同时，进行稳定性分析包括海底基础设计、平台动力响应分析以及风、浪和冲击力分析等，保证平台在海洋环境中稳定运行。
FPSO单点系泊系统的船体结构设计与强度分析
FPSO单点系泊系统的船体结构设计与强度分析FPSO（浮式生产储油船）是一种具有储油和生产设施的浮式海上装置，它通常用于海上油田的生产和储存。
FPSO的单点系泊系统是这种装置中非常重要的一部分，其船体结构设计和强度分析是确保FPSO安全运行的关键因素之一。
首先，单点系泊系统是FPSO与海底油井之间的连接系统，包括单点摩擦系泊、单点插头系泊和单点部分系泊等几种类型。
单点摩擦系泊是最常用的一种，它通过利用摩擦力将FPSO固定在海底油井上方。
单点插头系泊则是通过在海底油井周围设置插头，将FPSO与海底油井连接起来。
单点部分系泊则是单点摩擦系泊和单点插头系泊的结合。
在设计单点系泊系统的船体结构时，需要考虑以下几个方面：1. 船体承载能力：船体结构需要具备足够的承载能力，以抵抗海浪、风浪和载荷等外力的作用。
通过结构分析和强度计算，可以确定船体的设计参数，如材料选用和壁厚尺寸等。
2. 系泊力分析：单点系泊系统的船体结构必须能够承受系泊过程中产生的力量，包括水平拉力、垂直张力和摩擦力等。
这些力量会对船体造成不同程度的影响，因此需要进行力学分析，以确定船体结构的强度和稳定性。
3. 船体稳性：单点系泊系统的船体结构设计还需要考虑船体的稳定性，以确保船体在海上能够保持平衡。
这包括对船体的浮力分析和稳性计算，以确定船体的重心和浮心位置。
4. 耐久性：由于FPSO通常需要长时间在海上运行，船体结构需要具备良好的耐久性，以抵御海水、海洋环境和海洋生物等因素的侵蚀和损坏。
因此，在船体结构设计中需要考虑材料的防腐蚀性能和船体的防护措施。
5. 可维修性：船体结构设计还应考虑到维修和检修的便捷性，以便在必要时对船体进行维护和修理。
这包括设计合理的结构连接方式和易于拆卸的部件，以方便对船体进行修理和更换。
船体结构设计与强度分析是确保FPSO单点系泊系统安全可靠运行的重要环节。
只有在船体结构强度满足设计要求并经过充分的分析和验证后，FPSO才能正常运行并提供可靠的油田生产和储存功能。
海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计
第14卷第4期计算力学学报Vol.14No.4 1997年11月CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS Nov.1997海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计邓洪洲 孙 秦(同济大学建筑工程系,上海,200092) (西北工业大学飞机工程系,西安,710072)摘 要 本文介绍了作者开发的适用于固定式导管架海上平台结构系统疲劳与疲劳可靠性分析程序系统的设计原理、结构及功能特点。
最后,以一固定式导管架平台作为算例验证了程序系统的可靠性与实用性。
关键词 海上平台;疲劳;疲劳可靠性;程序系统分类号 U6741381;TP3190 引 言海洋平台作为进行海上石油钻井与开采的一种重要海洋工程结构,长期服役在恶劣的海洋环境中,承受着波浪等交变载荷的作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。
固定导管架式是海洋平台的主要结构形式,管节点是导管架结构的重要部位,由于初始焊接缺陷,特别是高的应力集中,容易发生疲劳破坏。
我国海洋工程从60年代发展至今,从渤海到南海、东海到黄海,目前已有数十座海洋工程结构矗立在海上,其中时间最久的固定式导管架平台使役达十八年之久。
到90年代末,80年代建造的平台都需要进行评估与维修,工作量艰巨,工程费用巨大。
要保证海洋平台结构作业安全,拥有良好的结构分析程序是非常必要的,因而,研究海洋平台这种大型工程结构疲劳与可靠性评估方法及开发相应的程序系统则成为紧迫而具有重大工程实际意义的课题。
本文基于国内外已经取得的管节点疲劳研究的理论与试验成果及作者在海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性方面的研究成果,开发出适用于固定式导管架海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性分析的程序系统,并通过工程实际算例验证本文方法的可行性及开发的程序系统的可靠性。
1 程序设计原理111 结构系统疲劳分析方法在海洋平台结构系统疲劳分析过程中,疲劳损伤的计算对象是管节点。
在现阶段,由于尚未解决空间管节点的应力分析问题,通常还是把一个空间管节点分成几个简单管节点来研究管节点的应力分析问题。
系泊设备下船体支撑结构的强度校核
图 １ 系 泊 绞 车 的 机 构 示 意
要 求按 缆绳 破 断力乘 以安全 系数作 为设计 载荷 进
行设 计 。 设 计 时根 据实 际情况 选择 设计 载荷 Ｆ。
系泊 绞车 在工 作 时 ， 缆绳 绕 在卷 筒上 ， 通过 卷
收 稿 日期 ：０ １ ｌ一 １ ２ １ —１ ０ 修 回 日期 ：０ ２— ２—１ ２１ ０ ２
中 图 分 类 号 ： ６ １４ Ｕ ６ ．３ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７５ （ ０ ２ ０ －０ ７０ １７ －９ ３ ２ １ ）３０ ３ — ４
系 泊设 备 包 括 系 泊 绞 车 （ ｏｒ ｇｗ ｎｈ） 带 ｍ ｏｉ ｉｃ ， ｎ 缆 桩 （ ｏ ａｄ ， 缆 器 （ａ ｌａｅ ） 。设 计 规 范 ｂｌ ｒ ） 导 ｌ ｆｉｅｄ ｒ 等 ｒ 中虽 然对 船体 支 撑 结 构 的 强 度有 一 定 的要 求 ， 但 是 比较 笼 统 ， 没有 明确 的计 算方 法 。为此 ， 论用 讨
Ｔ ２。 ／
支 架Ⅲ ± × 【 撑 ： Ｆ Ｂ
２ 【
￡ ：
］
的支撑 脚上 的受 力 ； —— 缆 绳 位 于 卷 筒 Ｉ的最 上 端 时 离 支 撑架 Ⅱ的距 离 ；
— —
式中： “＋” “一” —靠 近 出绳 侧 和 远 离 出绳 侧 、 —
前 面从侧 向考 虑 了 甲板 下结 构 补 强 载 荷 ， 在 平 面上 ， 由于缆 绳 的作用 位 置 与 卷 筒 两侧 的支 撑 架位 置错 位 ， 要 根 据 缆绳 距 两 侧 支 撑 架 的距 离 需 Ｌ Ｉ Ｉ ， Ⅱ Ｌ Ⅱ 定 设 计 载 荷 在 两 侧 支 撑 架 ｌ 、 、 和 确 Ｊ 上 的分力 。刹 车力 同样 如此 。 以双卷 筒 绞车 为例 ， 图 ４ 见 。
关于海洋平台结构极限强度的探讨
关于海洋平台结构极限强度的探讨摘要：海洋平台是海洋资源开发的基础设施，也是海上工程运营的重要基础。
海洋平台的结构复杂且昂贵。
为了基于安全性能且降低制造成本，海洋平台和平台的可靠性必须经过优化设计。
勘探和利用海上石油需要使用大型海上石油平台。
在海上平台的设计和制造过程中，极限强度分析是一个重要的课题，必须采用准确的分析方法和手段才能获得准确的分析结果。
本文以一个平台为例，使用大型有限元分析软件建立模型，在规范要求的环境组合下进行极限强度分析，并获得可指导平台设计和制造的计算结果。
关键词：海洋平台；极限强度；设备的可靠性1海上平台的基本情况海上平台是开发各种海洋资源（如天然气和石油）时非常常用的移动平台，其用途广泛，主要由三部分组成：举升系统，支腿和主体。
可以在该范围内自由升降，在实际工作中，桩桥将延伸到海底并站立在海底上。
并且，根据不同工作的数量，腿的上部可以支撑平台的主体并达到预定的工作高度。
拖曳时桩腿可以折叠，但是当大海沉重时不能拖曳。
自升式海上平台的工作深度为12到550英尺，其中大多数为250到300英尺。
这种自升式平台主要有两种：沉没型和独立型。
桥梁的结构主要包括桁架式和圆柱式。
这种平台具有极好的稳定性和较强的定位能力。
适用于深海。
可以适应恶劣的工作环境，并在大陆架海域海洋资源的开发中发挥重要作用。
本文主要讨论了自升式平台结构优化设计的研究与开发。
2环境负荷海上石油平台承受的外部环境负荷主要包括风，浪，洋流，冰，地震和海啸。
在本文中，主要考虑三个主要的环境负荷：风，浪和洋流。
2.1风荷载在设计海上结构时，必须考虑风荷载对稳定性，定位系统和局部结构强度的影响。
当前，工程界对脉动风的描述通常包括稳定和可变的部分。
NPD光谱和API光谱在海洋工业中经常使用。
2.2洋流负荷洋流存在于海平面以上一定深度处，因此会在水下和海底组件上施加力，同时会影响平台位置的选择和船舶停靠。
洋流和风浪是两种类型的洋流，前者是由天体运动形成的潮汐力引起的，后者是由天气和水文学等因素引起的。
基于海洋平台管节点的结构可靠性分析
Abstract
were assured with Monte-Carlo simulation method. Then based on the reliability theory, strength reliability index and relevant failure probability of typical tubular joints were calculated using JC method. At last, on the function of reliability formula brought by Sigurdsson, system reliability of platform structure was analyzed by equivalent load method, and the failure judgement critera of platform system was proposed.
I
摘要
关键词：海洋平台结构；管节点；可靠性；强度校核
II
Abstract
The Reliability Analysis of Offshore Platform Structure based Tubular Joints
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Abstract
The tubular joints are the most important but the weakest members of ocean platform. The nodes always have strong stress, so they are extremely easy to be destroyed in forms of fatigue, concussion, cut and so on. Once they are destroyed, the entire structure may abate. Therefore, strength design and reliability analysis of the tubular joints are important in ensuring that the ocean platform is safe, also the main directions in the current fundamental studies of the ocean platform’s performance. As a strength reliability model, the jacket platform QK18-2 was analyzed .The worst tubular joints and load cases combination about the platform were found .In this paper,the theory bases and analysis methods were provided for reasonable design of offshore platform and scientific evaluation for offshore platform in service .The thesis includes the following contents mainly: An elastic large deflection finite element was used to study the behavior of the circular tubular T/Y joints. A four node shell element in MSC.Patran/Nastran was employed to simulate the joints in the analysis. The studies showed the joint working performance and plasticity spread with loading. The influence of various geometric parameters of the joint on its behavior and ultimate strength was investigated theoretically, some useful conclusions were conducted. It was the foundation for strength design and reliability analysis of tubular joints. An integral structural finite element model of the jacket platform QK18-2 was developed for stress calculation. The ocean environmental loads were calculated, and the combination of loads were made based on API rules.Then stresses of the integral structure subjected to all kinds of load cases were calculated. Under the condition of stress analysis and experience, tubular joints bearing major stress amplitude were selected. Based on API rules, the strength of typical tubular joints was checked. It was the precondition for strength reliability analysis of tubular joints. Reliability analysis of system and tubular joints of the jacket platform QK18-2 was carried out. According to long-term statistical distribution data of nearby sea, stochastic variable statistical parameters and probability distribution function in reliability analysis
海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究
2、碰撞损伤与疲劳寿命的风险评估
在碰撞损伤方面，应针对不同的碰撞形式，识别出可能造成的危害，并估计 其发生的概率与后果。在疲劳寿命方面，应根据疲劳损伤机理和寿命评估结果， 确定不同部位的结构在给定寿命周期内可能出现的疲劳裂纹及扩展情况，并制定 相应的风险控制措施。
3、可靠性风险评估
3、可靠性风险评估
可靠性风险评估是对海洋平台结构在规定时间内的可靠性能否满足预定功能 的要求进行评估。通过综合考虑结构可靠性、环境条件和维修等因素，评估出平 台发生故障的概率及后果，以便及时采取措施降低风险。
五、结论
五、结论
海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究对保障海洋工程的安全 性和可靠性具有重要意义。本次演示从碰撞损伤及可靠性分析、疲劳寿命评估和 风险评估三个方面进行了详细阐述，为提高海洋平台的安全性与可靠性提供了重 要理论支撑和实践指导。然而，仍有许多问题需要进一步探讨，如复杂环境下海 洋平台结构的疲劳损伤机理研究、先进的风险评估方法开发以及海洋平台结构的 全寿命运程管理等方面，有待后续深入研究。
四、风险评估
1、风险评估概念及步骤
1、风险评估概念及步骤
风险评估是对某一事件可能带来的风险进行定性或定量分析的过程。具体步 骤包括：定义风险目标、风险识别、风险估计、风险评价和风险控制。通过对海 洋平台结构碰撞损伤和疲劳寿命进行风险评估，可为其可靠性与安全性提供有力 保障。
2、碰撞损伤与疲劳寿命的风险 评估
三、疲劳寿命评估
1、疲劳损伤原因及危害
1、疲劳损伤原因及危害
海洋平台结构疲劳损伤主要由交变载荷引起，包括风、浪、流等自然因素和 作业载荷等人为因素。疲劳损伤会导致结构疲劳裂纹的产生和扩展，严重时可能 导致结构破坏。因此，对海洋平台结构的疲劳寿命进行评估至关重要。
海洋平台管节点极限强度分析方法研究
（） １
０５ ≤ ｇ／ ． Ｄ
提 。 管节点 的 分析方 法 很 多 ，可分 为试 验 统计 法 、 薄壳 理 论 法 、简 化 分 析法 （ 括 截 面 法 、环模 型 包
法 、冲剪应 力法 、有效宽 度法 、塑性 铰线法 、弦杆 壁 承压 模型 法 、弦杆 受 剪模 型法 等 ） 、有 限元 法及
ｒ ≤ １２ ．０ ０・０ ≤ ≤ １（】 ２ ・（ ） １ ≤ ≤ ５ ０ ０
－
管节 点是海 洋平 台 中一个 十分 重要且 薄弱 的环
节 ，对其强度进行合理 、有效的评估是十分必要的。 管节 点强度 分析是 一项 十分复杂 的工作 ，选择
正确 的 方 法 和分 析 手 段是 得 到 准 确 分 析 结 果 的前
一
３ ５ ＋ ０１ ．２ ０ ３ ０ ＋ ０１ ．２ ｏ ２ ５ ＋ ０１ ．２ ０ １５ ＋ ０ｌ ．２ ０
１０ ＋ ０ｌ ．２ ０ ５ ２ ＋ ００ ．０ ０
董 ５
０
量
２ ５
—
１９ ＋ ００ ．４ ０
（ ）局 部模 型 ａ
８ ６ ＋０ ．６ ０１ ８０ ＋０ ．９ ０１ ７ ５ ＋０ ． １ ０１
模拟并 嵌入 整体模 型 中。本 文分别 采用 这两种 方法
对某一 平 台上的特殊 管节点 进行 强度计算 ，通 过对
比其计 算结果 ，认为 采用嵌 入式模 型法对 管节 点进
行强度 分析更 为合理 。
强度评 估对 下列 载荷情 况适用 ：撑 管受轴 向载荷 作
用 ；撑 管受 面 内弯矩 作 用 ；撑 管受 面 外 弯矩作 用 ；
１ ４
石
油
工
程
建
基于ANSYS的海洋平台结构强度分析 宋琳
基于ANSYS的海洋平台结构强度分析宋琳摘要：海洋平台作为海洋资源开采的重要结构物，受到不同荷载的影响，其结构安全问题不容小觑。
因此，要根据结构强度特点，将其设计、校核、检验等环节不断强化，反复验证以保证安全。
基于此，本文利用大型有限元软件ANSYS对海洋工程结构物进行强度分析，并对方法进行探讨。
关键词：海洋平台；强度分析；有限元1.前言伴随着经济发展，我国对能源需求与日俱增。
海洋油气资源蕴藏丰厚，是目前乃至未来我国重要的能源开发领域。
海洋平台作为重要的海洋油气开发结构物，其设计建造的过程相当复杂，耗费时间长、技术难度大、花费成本高，且海洋环境多变，导致平台结构工作环境与陆上相差甚大，对结构的强度及稳定性提出了较高的要求。
2.分析方法海洋平台结构复杂，需要根据平台作业海域的环境条件、海底土壤特性、使用要求、建造工艺和维护费用及业主要求等因素进行设计，单一结构计算校核不足以涵盖全部设计内容。
常使用规范设计法进行结构的初步设计：确定板架结构、构件尺寸、桩腿形式等。
然后进行有限元计算，整体分析结构的强度，找寻应力最大处，分析是否满足材料极限状态，进一步进行结构的加强或优化。
通常将平台结构强度分析方法分为两种：设计波法和设计谱法。
2.1设计波法设计波法是以50年一遇的规则波作为设计波，计算作业在平台上的载荷及载荷作用下的构件应力，并根据规范进行强度校核平台的结构安全性。
2.2设计谱法设计谱法考虑了实际海面的随机性和不规则性。
将波浪使用能量谱来描述，反映波浪的统计特性，按照概率论的谱分析方法，可以得到平台在不规则波中的结构响应。
此方法是在现行叠加原理的假定下，把平台在不规则波中的响应看作是由各个规则成分波所引起的响应的总和。
平台强度分析中，除了计算方法，还有合理建立结构的力学模型问题。
计算模型需模拟出实际结构的工作状态及对应环境条件。
对于导管架平台可看做由管状结构组成的空间梁系力学模型；对于自升式平台的船体部分和半潜式平台的甲板部分，为了计算更为精确，通常将其理想化为空间板梁组合模型。
单点系泊海洋平台结构管节点强度校核与可靠性分析
文章编号:1001-4500(2004)04-0026-04单点系泊海洋平台结构管节点强度校核与可靠性分析宋 剑,何 勇,沈照伟,龚顺风,金伟良(浙江大学,杭州310027) 摘 要:根据海洋平台结构管节点设计准则,自行开发了海洋平台管节点强度校核和可靠度分析软件,应用冲剪校核和名义应力校核法对渤海BZ 28-1单点系泊海洋导管架平台结构管节点进行了强度校核,并用可靠度分析软件计算了管节点强度可靠度,找到了海洋平台的最不利的节点和工况组合,为合理设计海洋平台结构和现役平台结构的科学评估、检测、维护和修理提供了分析方法和理论依据。
关键词:管节点;海洋平台结构;强度校核;可靠性 中图分类号:P 751 文献标识码:A单点系泊海洋导管架平台结构是近20年来海上采油的新技术,具有可转移再利用的优点,适合海上油田早期生产,也适合油田开发过程中变化着的油气增减处理能力。
单点系泊具有风标效应,因此可降低系统在风、浪、流环境条件作用下的运动响应。
正由于这样的优点,国内在B Z 28-1油田的开发中首次采用了软钢连接的单点系泊(SPM -Single Po in t M oo ring )生产系统。
然而单点系泊在风浪流作用下的运动响应是复杂的,环境条件的动力因素直接影响到单点系泊系统的运动响应。
单点系泊是一个复杂的非线性系统,所系的油船除了在水平面内的三个自由度运动外(纵荡、横荡及艏摇),整个系统将有12个自由度的运动响应。
因此系泊力很难通过理论计算分析得到,目前最好的方法是进行水池模型试验。
B Z 28-1SPM 系统的系泊力以及运动参数来源于1986年在荷兰船模试验池进行的模型试验。
通过试验数据,得出系泊力与波浪环境参数之间的非线性关系。
对于单点系泊海洋导管架平台结构的管节点,荷载作用效应中系泊力的作用很大,为了正确合理评估平台结构的强度,提高生产作业的安全保障,本文对平台结构管节点强度进行评估分析,并Η—撑杆角度;g —间隙;t —撑杆厚度;T —弦杆厚度;d —撑杆直径;D —弦杆直径图1 简单管节点结构和几何参数开发了相应的强度校核和可靠度计算分析软件。
海洋工程中单点系泊系统的应用探讨
海洋工程中单点系泊系统的应用探讨中国船级社大连分社 沈琪汕头造船厂 徐召利摘 要：本文回顾了单点系泊系统的应用现状，分析了其优点，总结了当前海洋工程中主要应用的单点系泊系统类型，并对各类型的单点系泊系统进行深入探讨，为今后单点系泊系统设计中合理选型优化提供了参考。
关键词：单点系泊系统海洋工程应用1 单点系泊系统的应用现状随着科技的进步，人类对海洋的开发利用进入了快速发展的阶段。
任何形式的开发利用都离不开工程设备，如海洋平台、船舶、水下探测器、海底观测站等。
然而这些设备无一例外地需要系泊定位，才能长期在一定的区域内稳定可靠地工作。
采用单点系泊系统进行定位是海洋工程、海洋观测、海洋养殖等领域最常用的定位方式之一[1]。
在海洋工程领域，单点系泊储油装置和卸油装置的应用极为广泛。
单点系泊油轮不用靠港，在离岸足够深的水域和单点系泊浮筒连接，通过浮筒下端的管道进行输油和储油。
这解决了世界上绝大多数港口航道狭窄、水浅，不能匹配大型油轮和超大油轮的问题，为海洋石油开采和海上运输中转的历史翻开了崭新的一页，推动了海洋石油开采业和石油化工业的发展。
伴随着近海工程逐步向深海领域发展，各种单点系泊系统的应用也越来越广泛。
现如今在海洋观测领域，实施海洋调查、监测、海洋环境预报等各项活动的国家和地区越来越多。
带有海洋测量仪器的各种浮/潜标系统被广泛应用于各大洋的海洋科考调查，浮/潜标系统也被公认为测量某一海域环境参数的最佳选择。
单点浮/潜标系统的姿态可随风、浪、流的变化而自由转向，且基本趋向于系统受力最小的方位，因而具有风标的特性，可以360°不受限制的旋转，受气候的影响较小。
同时，单点系泊的设计成本较其它系泊系统低，适用水深从几十米到几千米不等，因而应用范围极广。
在海洋网箱养殖领域，通常也应用单点系泊技术。
单点系泊网箱的组件包括混凝土浇筑的锚，一串系泊链条，一串表面系泊浮子和采用绳索连接到单点系泊连接件上的网箱，系泊绳索分别捆绑于网箱框架的上、下拐角部件上。
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2 2 1 管节点 强度可靠度计 算的极 限状态 函数 . . 进 行海 洋平 台结 构管节 点可靠 度计算时 , 计算类 型有多种 :1 抗拉或抗压 ;2 平面 内弯 曲;3 平面外 () () ()
弯 曲;4 拉 弯或压弯 .采用极 限状态 函数依据文献 [] () 3.
管节点 的承载能力应 满足下式要求 :
D
基本 结构 . 管节点 分为 K, 和 Y, T 或交叉 ( 型 管节点 . X)
一
0一 撑杆 角度 ; g一 间 隙 ; 一 撑杆 厚度 ; t
对 于 K 型 管节点 , 中一个 撑杆 的冲剪 荷载 由位于节点 其
弦杆 厚 度 ; d一撑 杆 直径 ; D一 弦 杆直 径
图 1 简单 管 节点 结构 和几 何 参数
节 点进 行 了强 度校 核 . 用 可靠度 分 析软 件 计 算 了管 节 点 强度 可 靠度 . 到 了海 洋 平 台的 最 不 并 找
利 的节 点和 工 况组合 , 为合 理设 计 海 洋平 台结构 和现 役平 台结构 的科 学评估 , 测 , 护和 修 理 检 维
提 供 了分析 方 法和理 论依 据 .
钢 连 接 的 单 点 系 泊 ( P -Sn l P it oig 生 产 系 统 . 而 单 点 系 泊 在 风 浪 流 作 用 下 的运 动 响应 是 复 SM ige on Mo r ) n 然
杂的, 环境 条件的动力 因素直接影响到单点 系泊 系统 的运动响应 .单点系泊是一个复 杂的非线性系统 , 系 所 的油船除 了在水平 面内的三个 自由度运 动外 ( 纵荡 , 横荡及艏摇 )整个 系统 将有 1 个 自由度 的运动 响应 . , 2 因 此 系泊力很难通过理 论计 算分析得 到 , 目前最好 的方 法是进 行水池模型试验 .B 2 —1 P 系统 的系泊力 Z8 M S 以及 运动参数来源 于 1 8 9 6年在荷兰船模试验池进行 的模 型试 验 .通过试验数据 , 出系泊力 与波浪环境 参 得 数 之间的非线性关 系 .对于单点 系泊海 洋导管架平台结构 的管节点 , 荷载作用效应 中系泊力的作用很大 , 为 了正确合理评 估平 台结构 的强 度 , 高生产作业 的安全保 障, 提 本文对平 台结构管节 点强度 进行评估 分析 , 并 开发了相应 的强度 校核和可靠度计算分 析软件 .
弹塑 性关 系 , 度 条 件 采 用 Vo — i s准 则 . 强 nM s e 3 1 数 值 计 算 分 析 . 对 于 S M 海 洋 导 管 架 平 台 , 载 作 用 包 括 由波 , , ( 部 分 海 域 还 包 括 海 冰 ) 系 泊 力 的 作 用 .而波 P 荷 风 流 在 和 浪 荷 载 , 荷 载 , 流 荷 载 , 于 特 定 平 台来 说 , 别 为 波 高 , 速 以及 流 速 的 函数 .对 于 系泊 力 , 响 因 素很 风 海 对 分 风 影
2 1 强 度 校 核 准 则 .
收 稿 日期 :0 30 — 5 2 0 — 9 1
作 者 简介 : 剑 ( 9 8 ) 男 , 士 研究 生 , 宋 17一 , 博 主要 从 事结 构工 程 和海 洋工程 的研究 .
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第 1卷 9
第4 期
关键 词 : 管节 点 ; 洋平 台结构 ; 海 强度 校 核 ; 靠性 可 中 图分 类号 : 5 P7 1 文 献标识 码 : A
单点 系泊海 洋导 管架平 台结构 是近 2 O年来海上 采油的新技术 , 具有 可转移再 利用 的优点 , 合海上 油 适 田早期 生产 , 也适 合油 田开发过程 中变化着 的油气增 减处理 能力 .单点系泊具 有风标 效应 , 因此 可降低系统 在风 , , 浪 流环境条 件作用 下 的运动响应 .正由于这样 的优 点 , 国内在 B 2 —1油 田的开发 中首次采用 了软 Z8
尸D< 尸 , D< ^ ,
式中: . 尸 为撑 杆的乘系数 的轴 向荷载 ; o 为撑 杆的乘系数的弯矩 ; 管节点 的极限轴 向承载能力 ; . 尸. 为 为 管节点 的极 限抗弯能力 ; 为管节点 的抗力系数 . 对 于受 轴 向荷载 和弯矩联合作用 的撑 杆 , 足下式要求 : 满
l 海 洋 平 台结构 管节 点
海洋 平 台结构 中杆件 和管节 点是两 个基本 构件 , 而 其 中的管节点是连 接各个杆件 的关键部 位 .如果管节点 发 生破坏 可能会 导致 整个结构 的失 效 , 以应该 对海洋 所
平 台 结 构 中 的管 节 点 给 予 足 够 的重 视 .图 1是 管 节 点 的
宋 剑 , 何 勇 , 照伟 , 沈 龚顺 风 , 伟 良 金
( 江 大学, 州 302 ) 浙 杭 1 0 7
摘 要 : 据 海 洋平 台结 构 管节 点设 计 准 则 , 根 自行 开发 了海 洋 平 台管 节 点 强度校 核 和 可 靠
度 分析软 件 , 应用 冲剪 校核 和 名义 应 力校 核 法 对渤海 B 2 — 1单点 系泊海 洋导 管架 平 台结构 管 Z8
为 了正确评价 平 台结 构管节 点 的强度 , 本文开发 了相应 的强度 校核和 可靠 度计 算分 析软件 , B 2— 对 Z 81 单点系泊导 管架平 台结构 管节 点进行 了强度校 核和可靠性分析 .
B 2 — 点 系 泊 导 管 架 平 台距 离 B 2 — 井 口平 台 和 B 2 — 北 井 口平 台 16 0m, 台 所 在 场 址 水 Z 81单 Z 81南 Z 81 5 平 深 为 2 . , 均 水 位 深 度 为 2 . 2m.B 2 — 合 平 台 1 3 4m 平 4 2 Z 62综 4英 寸 管 线 , Z 81南 井 口平 台 和 B 2 — 北 井 B 2— Z 81 口平 台 6英 寸管 线 与 B 2 — 点 系 泊 导 管 架 平 台 的 1 Z 81单 4英 寸 管 线 相 连 , 油 通 过 油 船 运 输 到 岸 上 . 原
校核和 可靠 度计 算分析 , 在强度校核时 , 采用基于 AP A—WS I 2 D规 范的设计 准则 , 虑 了安全系数 , 考 进行 可
靠 度计算时 , 采用文献 E3 3 的极 限状态 函数 , 没有考虑安全 系数 .通 过计算分析得到 以下几点 结论 : 1 在 3 种极端荷 载组合 工况作用下 , ) 2 可靠 度指标最低的节点 为 5 号节点 , O 在荷载工况组合 1 9 的可 7下 靠 度指标 一 0 2 , . 6 相应 的失效概率 为 P 一 0 3 8 因此平 台投 人使 用时 , r .9 . 要对该 节点进行加 固. 2 位 于平 台顶 端的 5 号节 点在 极端荷 载组合工况 作用下 , ) O 其强 度校核值 超过 了 1 0 同时位于平 台顶 ., 部 的 4 ,1 4 , 3 4 O 4 , 2 4 ,4号节点 的强度校核值 也较大 , 明在单点 系泊平 台结 构 中, 说 系泊力 对平 台结构 的影响 起 到了主导作用 .
3 3 管节点可 靠度计算 . 对 平 台结构 管节点 强度校核 值较 大的管节点应 用 自行开发 的可靠度计 算程序进 行可靠 度计算 , 计算 时 分别采用 2 O年设 计基准期 和 5 O年重现期 两种状态进行 , 计算结 果如表 2 所示 .
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计算 分析时分 别取 2 O年设计基准期 和 5 年重现期 , B 2 — S M 平 台结构 管节点 在 3 种极端荷 载 O 对 Z 81 P 2 组合工况 作用下进行 强度校核 . 对平 台结构 所有管节点应用 冲剪校 核和名义应力校核两种方 法进行 分析 , 强
度 校 核 值 ( C. 较 大 值 如 表 1所 示 . U. )
同一平 面 内同一侧 的其它撑杆平衡 . T 和 Y型管节点 在 中, 冲剪荷 载 由弦杆 的横 向剪切力所平衡 . 对于交叉型 管节 点 , 冲剪荷 载通过 弦杆传于对侧 的撑 杆 , 可根据在
总 荷 载 中 的份 额 用 内 插 法 确 定 .
2 管 节 点 强度 校 核 和可 靠 性 分 析方 法
'2 · 8
宋 剑 等 单点 系泊 海洋 平 台结构 管 节点强 度校 核 与可靠 性 分析
20 年 8 04 月
图 2 B 2— S M 平 台结构 模 型 Z 81 P
图 3 程序 计算 过程 框 图
表 1 管 节点 强度校 核值
4 结 语
通过 自行 开发 的海洋平 台管节 点强度校 核和可靠度分析 软件对 B 2 —1 P 平 台进行 了管节点强度 Z8 M S
平台建模计算分 析时考虑结构一 土相互作 用的影响 . 桩一 整个平 台结构模型 如图 2 所示 , 采用有 限单元离 散, 结构模 型节点 总数 为 3 7 单元 总数为 3 6 采用非线性 弹簧来模 拟桩土相互作用 , 6, 9. 每根桩分为 4 个梁单 8 元 ,6 9 根侧 向弹簧 ,8 竖向弹簧 ,8根扭转弹簧和 1 4根 4 根端承弹簧 . 弹簧参数 由文献 [ 3 6 所提供的 P —Y 曲线 数据 表 , T—z曲线数 据表 , Q—z曲线 数据表计算 得 出.在非线 性结构分析 时 , 材料的本构关 系采用理想 钢
软件计算 杆件 内力 , 应力 时采 用 了 3 2种极 端组合工况 .节点 中各杆件在各组合工况 作用下的内力 , 应力 , 包
括轴 力, 弯矩 , 向应力 , 轴 平面 内弯 曲应力 , 平面外 弯曲应 力 , 都从 分析软件( 3 输 出结 果中得到 . 图 )
3 2 强 度 校 核 分 析 .
3 分 析管节点强度 校核值 , ) 可以发现冲剪校核值 和名义应力校核值两者结果较 为接近 , 以在对平 台结 所
构进行 管节点强度校 核时 , 用冲剪校核法 和名义应力 校核法两者效果 大致相 同 . 采
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