70m水深主桩式导管架平台结构设计及其技术特点.pdf

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1、18石油l{jc建设2013年2月2环境基础数据及作用荷载3．1．1静力分析本文所研究平台位于70m水深海域．土质主要静力分析中．需要对结构在一年一遇及百年一为黏土，海况温和。其风浪流等主要环境数据见表1。遇环境荷载作用下的强度进行校核由于该平台自振周期接近3S．因此应考虑波浪动力因素的影响。表1环境数据工程上可以采用两种方法得到动力放大系数DAF．参数百年一遇一年一遇一种是用准静态分析方法．另一种是用频域或时域波高Hmax／m11．17．0波周期Tr~max／s10-38．5方法。在准静态方法中．通过计算平台自振特性并1分钟风速／(m／s)

2、34．025．0根据以下公式可求解动力放大系数：流速／(m／s)1．00．9D4F=气温／℃最高41．最低7·表面水温／℃最高38．最低l3海底温度／℃最高l6．最低13式中平台自振周期；强度水平SLE(200年一遇)为0．09g地震加速度——波浪周期；韧性水平RIE(2000年一遇)为O．16g一临界阻尼，可取2％。注：g为重力加速度。使用SACS软件的DYNPAC模块计算出平台该平台为四腿四桩固定导管架，主桩式结构。前两阶自振周期、，分别求出相应的DAFI及上部组块在位质量约为3600t．导管架在位质量DAF2．并根据不同波浪方向0计算出

3、相应的动力约为1800t，其结构模型如图2所示。放大系数：DAFo=VDAFxsin20-4-DAF：xCOS20由动力响应分析方法可求出平台的动力响应值，而动力放大系数DAF=动力响应值／静力值求出的动力放大系数可作为组合系数．将波浪荷载与其他荷载组合成相应的工况进行计算分析波浪荷载进行桩基校核时．除上部组块已知荷载外．还恒需要考虑两个因素：一是业主将来有可能对平台进磊避行改造．因此可根据业主的具体要求考虑5％～10％流荷载额外的上部组块重量作为预留：另一个是考虑将来施工或作业期间有可能发生上部组块的重心偏移．偏心范围可视为一个四边形．四边

4、形尺寸取10％图2主桩式导管架平台结构模型上部组块长度及宽度。并且不小于2m×2in具体计算可采用施加力偶的方式使重心产生偏移导管架平台在服役期间．会受到各种荷载的作平台除满足结构强度方面的要求外．还应满足用：固定荷载包括平台本身结构白重、设备干重以位移方面的要求：一年一遇操作工况下，平台最大及浮力等：活荷载包括各种移动荷载及设备操作荷侧向位移应小于H／200．其中H为最高层甲板顶标载等：环境荷载主要是风、浪、流及地震所产生的高至泥面的垂向距离功能性荷载(不包括意外荷相关作用力结构设计时．需将各种荷载根据API载及环境荷载)作用下的桩头最大位

5、移应小于D／IORP2A规范的要求进行组合．并进行各工况下的计(其中D为桩径)．且黏土中最大位移为20cm．砂算分析土中最大位移为10cm：如果桩头位移大于D／IO．3平台结构计算分析则应考虑P-deha效应3．1在位分析3．1．2地震分析平台在位分析包括静力分析、地震分析、波浪根据APIRP2AWSD(2007)的要求，需要根疲劳分析、船撞分析以及局部设计等。第39卷第1期郭洪升：70m水深主桩式导管架平台结构设计及其技术特点l9据强度水平地震加速度(SLE)的取值对结构进行浪分布．疲劳分析结果也更加准确合理。地震工况下的强度校核。为便于工

6、程使用，本文结疲劳分析中．传递函数的确定对于最终结果是合API相关规定．总结了地震谱疲劳的计算分析否准确有重要影响在选择周期时．应注意以下几流程，如图3所示。点：是不需要进行地震分析(1)周期的选取范围可参考波浪周期联合分布中的波浪周期范围否亭SLE<~0．05g?If2)应选取传递函数的波峰及波谷点对应的周是l期值。使用刷地震加速度进行强度使用乩E地震加速度水平校核(APISec．2．3．6．b一2)进行强度水平校核(3)应取自振周期的前三阶及附近的周期。1．许用应力可提高70％：(APISec．2．3．6．b一21(4)生成的传递函数曲线

7、应光顺。2．节点冲剪校核使用实际计算1．许用应力提高70％：荷载．而不必使用杆件的拉2．节点冲剪校核时应使APIRP2AWSD(2007)根据杆件检修的难易伸屈服应力及压缩屈曲应力：用杆件屈服应力3．上部组块附属结构进行观E(APISec．2．3．6．e一1)。程度．对有人平台的疲劳寿命安全系数提出了不同校核时许用应力应提高1／3于以往版本的规定．如表2所示：(APISec．2．3．6．e一2)。表2疲劳寿命安全系数．至RfE／sLE≤20关键部分可检测不可检测—一否25结构尺寸满足以下要求可不做韧性水平分析：1．导管架立面上设有斜向支撑：是

8、5102．导管架腿．包括腿内的桩及组块与导管架之间的主腿在设计时本项目根据API规范的要求结合导管架不同采用2倍强度水平加速度进行校核：3．导管架立面上．主要斜撑的