基于SESAM的导管架平台结构动力响应分析

利用SESAM软件对渤西QK18-2固定式平台进行分析计算,建立了渤西QK18-2固定式平台的有限元模型,考虑到海底地基的变形,将泥面以下桩-土相互作用用等效的直立桩模拟。对渤西QK18-2固定式平台在波浪作用下的动力响应进行分析,得出了相关结论,最后以波浪载荷作为海洋平台结构的主要环境载荷对导管架海洋平台进行了结构强度校核。     

自升式风电安装平台插桩过程中的耦合作用

以某自升式风电安装平台和其临近的固定平台为研究对象,探讨风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明:在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基的强度要求。     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

自升式风电安装平台由于作业臂长度的限制,在进行海上钻井和维修作业时会紧靠导管架平台。风电安装平台桩靴插桩过程中会排开大量土体,对临近平台桩基产生很大的挤压荷载。以某自升式风电安装平台和其临近固定平台为研究对象,探讨了风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明,在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基强度要求。     

适用不同入泥深度的海上吊装运输船桩腿设计与分析

为适应不同入泥深度的要求,对最大排水量为8000t、最大工作水深为15m的海上风电吊装运输专用船桩腿进行了设计研究。采用加长桩腿的方法,适用不同的入泥深度;在风载、海流载荷和波浪载荷计算的基础上,综合应用结构单元和多点运动耦合单元建立桩腿的柔体有限元分析模型,并分别对加长前后的桩腿进行了典型工况下力学性能对比分析;通过增加焊板厚度的方法,改善结构中的薄弱环节。分析结果表明,通过加长桩腿并进行结构改进,方法有效,能满足不同入泥深度及使用的要求。     

导管架平台的结构可靠性分析

由于平台长期处于恶劣自然环境中,其可靠性分析成为当前海洋结构基本性能研究的主要方向。针对空间导管架海洋平台,采用有限元分析方法对结构在随机载荷作用下的可靠性进行分析。考虑5种不同的设计波浪工况,基于Morison公式和线性波理论,分析结构的环境载荷,利用ANSYS软件分析空间导管架平台的响应。选取其中的危险工况,基于导管架平台结构位移和应力的失效模式,选取结构尺寸、材料参数及波浪载荷为随机变量,采用APDL语言结合Monte Carlo模拟对海洋平台的结构可靠性进行分析。结果表明,该方法可用于求解固定式平台结构在风浪流载荷作用下的可靠性分析,得到结构失效的主要因素,并改进桩底和甲板与导管架连接处的设计。可为防止结构破坏提供依据,为进行复杂结构的可靠性分析提供参考。     

海上风电安装平台新型可调桩靴设计及有限元分析

针对具有高稳定性、高起吊能力的未来超大型海上风电安装平台采用传统方形结构桩靴支撑桩腿面临的站立稳定性不足的问题,设计一种插桩深度可调的新型三支架型结构桩靴。与传统方形结构桩靴支撑桩腿相比,新型可调桩靴支撑的桩腿在不同入泥深度条件下的最大位移都较低且具有更高的屈曲临界载荷。新型可调桩靴结构提高了桩腿的站立稳定性,进而可以提高海上风电安装平台的稳定性。     

海生物对导管架平台环境载荷的影响分析

在对导管架平台环境载荷计算方法分析的基础上,以南海东部某8桩腿和4桩腿平台为研究对象,采用SACS软件建立平台计算模型,计算不同海生物清除范围下平台的环境载荷,分析清除范围与载荷之间的变化规律,提出一种南海东部平台海生物清除范围制定的方法。     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

基于ANSYS的自升式海洋平台桩腿风暴自存工况动态响应研究

桩腿是支撑海洋钻井平台的关键构件之一,它的设计优劣直接关系到整个钻井平台的使用寿命。本课题主要对桁架式桩腿进行强度分析,在已经具有JU200自升式钻井平台的相关技术参数下,查阅相关资料,并基于Airy波和Stokes波理论确定了在风暴自存下的自升式海洋平台桩腿的风浪载荷的耦合载荷。根据桩腿的工况进行环境载荷的计算,确定和简化有限元模型的不同的边界条件,使用了ANSYS有限元分析软件及其参数化设计语言APDL对桩腿进行仿真。探讨研究自升式海洋平台桩腿工作环境载荷模拟的有效性与适用性以及自升式海洋平台桩腿结构响应模型的有效性,这对于安全评估、设计桁架式桩腿提供了一个有效的方法和工具。     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

自升式平台的结构强度计算

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应力与变形,表明平台主体和桩腿上最大应力发生在风冰载荷横向作用的工况;在横向外载荷的作用下,桩腿靠近泥面的部分和固桩室附近受到的应力大,应进行局部加强;平台主体部分局部载荷较大的甲板区域也应加强;纵向构件必须满足强度要求才能确保平台承载的最大应力。综合计算结果,为该平台结构的优化设计和安全评估提供参考。     

超大型风电安装船风暴自存状态下桩腿动力响应分析计算

桩腿支撑风机安装船舶(平台)的重量及风浪流等环境载荷,且桩腿部分在风浪流联合作用下,其结构动力学响应关系到平台的安全性,需要考虑风暴自存下桩腿动力响应以评价设计平台的安全性。利用Newmark法结合有限元分析方法对平台所处的最极端的状态-风暴自存状态下桩腿非线性变系数微分动力响应问题进行计算求解,并得出分析计算结果。作用方向为迎浪(180°)与横浪(90°)情况下桩腿发生最大位移的节点x方向和y方向位移响应曲线计算分析结果表明,在最危险工况的组合且计算值偏保守情况下,位移响应值在合理的范围内,设计符合刚度要求。     

导管架平台冰致疲劳分析

针对冰区导管架平台存在的疲劳问题,提出冰致疲劳时域分析流程。以某浮拖式导管架平台为研究对象,基于我国辽东湾海冰参数的概率分布情况,划分得到24个疲劳子工况,考虑作用于平台桩腿锥体和井口区隔水导管群上的动冰载荷,采用ANSYS参数化设计语言编制该平台的冰激强迫振动分析程序,对其进行各疲劳子工况下的动力时域分析。基于雨流计数法计算该平台泥面以上42个管节点的等效应力幅值和循环次数,进而由S-N曲线和Minor线性累计损伤法则得到其冰致疲劳损伤和疲劳寿命。研究结果表明:平台构件的疲劳寿命最短为78.9 a,能满足设计的服役年限的要求;导管架疲劳损伤弱点位于井口区第一水平层与桩腿连接位置,该区域是平台日常维护的重点。     

海洋平台不同分布形式四桩腿绕流特性分析

由于海洋环境极其复杂及恶劣,海洋平台经常受到风、海浪、海流的作用而发生破环。固定式海洋平台桩腿处在海流中,对水体有不同程度的扰动,同时,桩腿的分布形式对水流流动也有不同的影响。分析不同分布形式的桩腿的绕流特性,了解平台桩腿周围流体的流动特性对平台稳定性有重要的指导性作用。本文以海洋平台四桩腿为例,分析了两种不同分布形式的桩腿的绕流特性。     

高桩码头桩基在倾斜泥面中的水平承载性能研究

现有的高桩码头设计方法在进行桩基水平承载力计算时都是基于普通天然地基的水平泥面假设,而对泥面倾斜情况下,桩基的水平承载力计算至今没有一套成熟的计算方法可循。为揭示高桩码头排架在斜坡面上的工作机理。本项目通过室内模型试验系统地研究了单桩在斜坡面上的水平承载特性。通过对室内模型试验结果分析,提出了基于泥面水平时桩基水平受力性能来确定不同泥面坡度下桩的水平承载性能的修正计算公式,包括桩身最大弯矩、最大弯矩点位置、桩顶位移、泥面位移以及考虑泥面坡度和桩入土深度的土弹簧刚度修正公式．对于处于倾斜泥面的高桩码头桩基设计计算提供了理论依据。     

基于DPDM技术的水平受荷桩侧土位移分析

应用数字照相变形量测DPDM(The digital photogrammetry for deformation measurement)技术对水平受荷桩的桩侧土位移进行分析.通过室内模型单桩单向水平循环荷载实验,利用数码相机时实验过程中桩侧土体的变化进行全程拍摄,应用DPDM技术对拍摄结果进行处理,得出桩侧土体的位移场分布.桩身的变形分为弹性阶段,弹垫性阶段和破坏阶段.破坏荷载下,主动侧土体塑性变形区宽度为桩径的0.5倍,深度与桩身变形深度相同;被动侧土体塑性区域呈半个倒锥形,主要分布在沿桩身0.37倍桩入土深度内.锥形侧表面尾端与土表面成60°夹角.     

深水导管架桩腿制造误差与抗屈曲特性研究

文章通过典型算例详细阐述了具有制造误差的深水导管架桩腿屈曲分析方法,将线性扰动加载的特征值届曲预测算法和描述几何非线性屈曲过程的改进的Riks算法应用于导管架桩腿的详细设计校核,对比研究了模态扰动模拟制造误差和直接模拟制造误差模型的分析结果,并对典型桩腿结构在静水外压下的弹塑性屈曲响应特性进行了研究.分析结果表明,随着制造误差的增加,导管架桩腿抗静外压的临界屈曲载荷在下降,而且制造误差大的桩腿的极限承载能力较低.     

波流夹角对浅水导管架平台载荷影响的计算分析

应用船舶与海洋工程CFD求解器—naoe-FOAM-SJTU,对一浅海风机基础的导管架平台在复杂波流环境中所受的波流载荷进行了仿真分析.计算了极限海况下该导管架平台的总体受力,并对一些结构上较为危险点的抨击压力进行了监测,将仿真结果与课题组在上海交通大学海洋工程国家重点实验室开展的模型试验结果进行对比验证.改变流场中波浪与海流的传播方向夹角,分析不同的波流夹角情况对导管架平台的整体载荷、危险点的抨击压力以及波流场演化的影响.计算过程中可以给出波浪爬高、流场形态以及平台周边的涡脱落现象等详细信息,从而为平台局部强度、桩基冲蚀等问题提供指导.     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

CPOE-62自升式作业平台整船强度入级计算

按照CCS移动平台规范进行多个工况下的CPOE-62自升平台整船有限元强度屈服和屈曲计算。就风、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，平台整体侧向位移引起的二次力的P-△效应进行了讨论。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。