作用于开敞墩式原油码头结构船舶系缆力的选取

作用于开敞墩式原油码头系缆墩的船舶系缆力是十分重要的结构设计参数之一。针对水运行业不同工程选取原则不一致的现状,对设置多钩头的系缆墩,提出系缆力选取应综合考虑计算系缆力、脱缆钩强度设计、码头安全条件、对结构影响程度等因素,并通过工程案例分析说明对作用于结构的系缆力进行仔细分析选取的重要性。     

大型开敞式深水码头导管架结构管节点的疲劳分析

结合大连新港新建30万吨级(兼靠45万t)进口原油码头工程,以导管架结构为研究对象,阐述该结构管节点的疲劳计算方法,并计算开敞式码头导管架结构中管节点的疲劳寿命.结果表明管节点的疲劳寿命满足相应规范的要求,可为实际工程设计提供参考.     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

导管架平台管节点的疲劳分析与寿命估计

本文简单介绍了用于导管架平台管节点疲劳分析的两种方法确定性分析方法和谱分析方法,二者均是基于线性累积损伤理论来估算管节点的疲劳寿命.作为算例,本文采用确定性分析方法对BZ28-1单点导管架进行了详细疲劳分析,其中波浪力和高频系泊力合在一个工况中,而低频系泊力则作为独立的疲劳载荷工况,分别计算二者的损伤并按照线性累积损伤理论进行叠加,最终算得其疲劳寿命.计算中疲劳S-N曲线采用API-X'曲线,波浪理论则采用艾利微幅波理论.选用适当的疲劳寿命安全系数,对关键节点的寿命进行了评估,并对其继续使用提出了建议.     

内河趸船系泊设施疲劳分析

基于Miner线性累积损伤准则,提出当只考虑内河趸船系泊设施的系缆、系锚应力变化作为引起疲劳损伤的主要因素时,对其系泊缆绳、锚链进行疲劳分析的具体实施步骤。以某内河斜坡式码头工程项目为依托,计算得到在4种随机过程情况下,各系泊缆绳、锚链在整个疲劳寿命期范围内的日均系缆、系锚应力-历时曲线。基于该应力值样本,计算各缆绳、锚链的累积疲劳损伤,并预测其疲劳寿命年限。该疲劳分析方法不仅可以为内河趸船系泊设施的安全隐患整改提供强有力的技术支撑,同时也能为内河新建码头工程项目提供技术储备。     

码头结构系缆力标准值计算方法研究

本文对国内外规范和标准中有关码头结构系缆力标准值的计算方法的有关规定进行了系统地对比和分析研究,并介绍了某些海外码头工程案例所采用的系缆力标准值计算方法,给出了系缆力标准值计算的一般流程和方法,并详细地分析总结出了有掩护码头和无掩护码头系缆结构计算中的系缆力荷载标准值的计算方法。     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

轻型码头结构疲劳可靠性分析*

采用随机波浪谱和Miner线性疲劳累积损伤原理对轻型码头结构在波浪荷载和船舶撞击荷载共同作用下的疲劳可靠性进行研究。根据轻型码头结构变形大的特点,计算船舶撞击力时考虑了结构刚度对撞击力的影响,波浪荷载使用Morison方程计算,并以Airy波浪理论计算水质点速度。结果表明:波浪荷载和船舶撞击力对轻型码头结构的疲劳寿命均产生一定的影响,在进行疲劳可靠性分析时应考虑两种荷载的共同作用。     

三峡库区变动回水区趸船系留设施疲劳性能评估

针对三峡库区变动回水区重庆段内某一典型码头工程项目,分别计算得到在4种随机过程条件下,其趸船系留设施中各缆绳、锚链在疲劳寿命期内的日均系缆、系锚应力-历时关系。根据Miner线性累积损伤理论,结合各缆绳、锚链材料的T-N曲线,计算得到各缆绳、锚链的总疲劳损伤,并预测各构件的疲劳寿命年限。本文中所用到的疲劳分析理论及计算过程不仅可以为三峡库区变动回水区趸船系留设施疲劳安全整改提供一定程度上的技术支撑,也可为类似工程项目的疲劳设计与评估提供有价值的参考依据。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

自动系泊系统应用

自动系泊系统作为一种新型的系泊方式在国外已取得了较多应用,而在国内尚无实际应用。介绍自动系泊系统的特点及优缺点,初步分析该系统对码头平面布置及经济性的影响。经分析,自动系泊系统具有系泊和离泊作业速度快、安全可靠,系泊期间运动量小等优势。同时,采用该系统能够按码头类型减少码头长度;在加固改造的情况下,使用该系统可在仅对原有码头进行少量改造的情况下,完成码头的升级,无须加长码头。在码头单位造价偏高的情况下,自动系泊系统可通过减少码头长度取得良好的经济性。     

深水悬链复合锚泊线疲劳损伤计算

以某座Spar平台的锚泊系统为研究对象,首先利用三维绕射理论计算Spar平台主体波浪力,得到平台的总体运动响应时程。再建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于DelVecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,根据计算得到的平台主体运动响应时程作为锚泊线顶端输入条件,在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析。计算得到中国南海某海域各短期海况条件下复合锚泊线应力的时间历程曲线,采用雨流法对其计数得到对应于各短期海况条件下的疲劳载荷谱。最后根据Miner线性累积损伤模型,对复合锚泊线在长期海况条件下的疲劳损伤进行比较计算。     

30万吨级油轮（VLCC）有效系泊研究

随着我国30万吨级原油码头的日益增多,其系泊安全问题变得越来越重要。文中以The Oil CompaniesInternational Marine Forum（OCIMF）出版的《系泊指南》和国标JTJ295—2000《开敞式码头设计与施工设计规程》为依据,结合新、老30万吨级码头工程实际,对码头系泊设计系统地进行了研究优化,并给出了保证系泊安全的辅助设备措施,研究成果可为今后30万吨级码头系泊安全设计提供借鉴。     

Remaining fatigue life assessment of corroded mooring chains using crack growth modelling

Failures caused by the combined actions of fatigue, corrosion and wear are important safety concerns for mooring chains used on floating structures in the oil and gas industry. Prediction of remaining corrosion fatigue life based on surface condition could therefore be a useful tool for the continued safe operation of corroded chains. This paper investigates the use of crack growth modelling for estimating the remaining corrosion fatigue life of mooring chains that exhibit significant pitting corrosion damage. A crack growth modelling approach is used to produce remaining fatigue life estimates for a selection of severely pitted mooring chains. Using fatigue crack growth rate test results for grade R4 high strength mooring chain steel, empirical crack growth laws are presented for free corrosion and cathodic protection conditions at load ratio R = 0.1. Two different methods for establishing equivalent cracks from surface scans of corrosion damage are presented. The mooring chains are proof loaded as part of their manufacturing process. Residual stresses introduced during this process have therefore been determined by finite element analysis and accounted for in the fatigue crack growth predictions. One of the equivalent crack models, accounting for the single dominant corrosion pit, provided quite accurate fatigue life predictions when compared with full scale test results.     

高桩码头前后沿同时系靠泊ROBOT数值模拟

高桩码头前后沿同时系靠泊会增加后沿船舶撞击力,使码头结构的横向位移及桩基内力发生变化,针对其受力特点,采用ROBOT对两侧系靠泊的高桩码头受力特性和变形进行数值模拟分析,验证了ROBOT对实际工程计算的适用性。通过较为完整的荷载组合计算分析,指出:对于两侧系靠泊的高桩码头后沿撞击力的增加使码头的横向位移变大,且对直桩的弯矩和剪力影响很大,在设计中应引起足够重视。     

深海系缆动张力的超谐动力响应

文章考虑深水系缆的拉伸和弯曲变形,取正交坐标和切向量描述任意结点的6个广义位移,考虑缆变形的几何非线性和水动力影响,基于细长杆理论推导缆索的单元刚度矩阵,引入单元内张力一致假设,推导出12×12的非线性刚度矩阵,并与有限元软件对接。针对1800m水深平台的系缆,考虑系缆端点垂荡运动,以及端点垂荡、横荡和海流作用两种状态下系泊系统的动力响应。计算结果表明,端点运动和海流作用,引起系缆系统的二倍超谐动力响应,并且随着流速增大,系缆超谐动力响应增大,系缆的超谐动张力分量对于缆索疲劳累积损伤具有重要影响,在系缆疲劳分析时应该予以考虑。     

Low-cycle fatigue assessment of offshore mooring chains under service loading

The integrity of mooring chains is essential to the safety of a range of offshore platforms. However, mooring line failures are occurring earlier than their design lives, with a high number of these failures occurring due to fatigue. Early in the fatigue life of the component fatigue initiation processes occur, where the fatigue hotspot is sensitive to the mean load and there is plastic strain accumulation from the multiaxial stress-strain responses of the material, leading to cyclic plastic damage accumulation. The traditional SN approach suggested by mooring standards does not consider these effects, and it is proposed that this lack of consideration under low-cycle fatigue conditions is the reason for the current non-conservative fatigue assessments of mooring chains. This paper aims to develop a fatigue approach based on a critical plane multiaxial fatigue criterion for mooring chains that can consider the damage-induced by the cyclic plasticity and the mean load effect, to investigate the importance of incorporating low-cycle fatigue into the mooring chain life prediction. To develop the critical plane approach, the multiaxial stress-strain states are extracted for the critical plane at the fatigue hotspot from a finite element model of a mooring chain. This is then correlated with a fatigue life prediction provided by conventional fatigue design data. It uses a simulation of an FPSO as a case study to demonstrate the importance of low cycle fatigue, which shows that the mean load effect is significant in reducing the fatigue life for mooring chain applications, while the effect of fatigue damage-induced cyclic plasticity is limited. The fatigue damage accumulation predicted by the critical plane approach is significantly higher than that of the traditional SN approach and should be accounted for in mooring line design.     

镇海算山码头#7泊位改造工程的论证复核

介绍镇海算山码头#7泊位5万吨级成品油码头兼靠10万吨级油轮的改造设计。对泊位长度、靠泊设施间距、泊位作业标准和平面水域等进行全面论证,对码头水工建筑物的设计荷载、结构内力进行复核计算。本着投资少、工期短、施工简单和对生产影响小的原则,提出对码头上的登船梯、系船设施等进行必要的改造,以满足兼靠10万吨级油轮的需要。     

在大型开敞式码头建立缆绳拉力、护舷压力监控预警系统的必要性

介绍大型开敞式码头目前存在的问题,分析了产生这些问题的原因,论述在大型开敞式码头建立缆绳拉力、护舷压力实时监控预警系统的必要性。