环板受力分析在海洋平台上的应用.pdf

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1、石油和化工设备-76-技术交流2017年第20卷环板受力分析在海洋平台上的应用尹晓明，何晓静，李娟，饶云松，薄景富（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）[摘要]环板是连接主腿与大梁的重要节点，是海洋平台的关键部位，环板节点的破坏可能导致整个结构的失效，因此环板节点的受力安全是保证整个上部组块安全的重点所在。本文对海洋石油平台上典型的环板节点形式进行了介绍，针对梁未经过渡直接连接在主腿管壁上的情况，采用ANSYS软件进行模拟分析，研究了相交位置的受力状态以及梁下增加筋板后对环板节点的受力改善情况，计

2、算结果表明增加筋板对改善受力效果明显。[关键词]环板节点；海洋平台；筋板；ANSYS海洋石油和天然气能源的开采依靠海洋平台给出了建议。的建设。海洋平台除了可用于钻井、采油外，还1环板节点典型形式[1]可以为集运、观测、导航提供场所。海洋平台既图1给出了工程上常见的连接示例，一般包是开发海底油气资源的基础结构，也是生产作业括主腿、环板和各个方向的梁三部分。从示例与生活基地。由于平台的特殊性决定了其建造的中可以看出上下环板的距离为H1500主梁的梁高复杂性，技术工艺的要求严格，设计周期长导致（H1500的数字

3、代表梁高，mm，其它类同），其被列入高风险高投资工程；平台设计的安全、[2]H1200主梁采用1:2.5过渡段将梁高过渡到1500mm稳定及成本日益受到重视。后连接到环板上，而对于B剖面中H588梁如果将固定式导管架平台主要由下部桩承重结构、其按1:2.5坡度将梁高过渡到1500mm，则过渡段[3]上部甲板结构与设备等组成。在海洋平台中，长度需达到2280mm，相对于主腿Φ1524×50而上部组块的主腿与主梁之间一般采用环板的形式言，H588梁的规格较小，如此长的过渡段显得浪连接。当环板各个方向梁高度不同

4、时，要根据高费并无必要。这种情况下可将H588梁上翼缘直接度最大的梁来设置上下环板的距离，而高度较低与上环板相连，下翼缘不经过渡直接连接在主腿的梁需要按一定坡度过渡连接到环板上；当梁的上，如图1中所示。梁是否能直接连接在主腿上主规格较小且其高度与上下环板的距离相比小较多要看梁的规格和主腿规格的大小关系，目前一般时，如作过渡连接会导致过渡段很长无必要，一根据工程经验来判断，更为准确的判断需要采用般可直接连接到主腿上，在这种情况下对于梁与ANSYS进行建模分析。主腿连接处局部的受力情况并不明确，以往仅依靠工程

5、经验来判断是否满足要求。H588H1500H1200H1500H588环板本文对海洋H1500H1200石油平台上环板典型的节点形式进行了介绍，并对环板形式的节点采用[4]ANSYS软件进行H1500了数值分析，研究了梁与主腿直接连接状态下节点的受力情况，并图1主梁和主腿间连接示例对梁下增加筋板后的节点受力进行了研究，最后作者简介：尹晓明（1983—），男，黑龙江人，研究生学历，工根据计算结果对环板位置梁与其直接相连的关系程师。在海洋石油工程股份有限公司工作。第5期尹晓明等环板受力分析在海洋平台上的应用-

6、77-2有限元模型3结果比较分析2.1节点模型3.1梁与主腿直接连接状态下节点的受力情况本文分别研究了环板位置不同规格梁和主腿本节分析了梁1分别采用H440直接连接的受力情况，采用了ANSYS参数化建模（H440×300×11×18）、H588方法，建立了参数化的环板节点的有限元模型，（H588×300×12×20）、H700极大地提高了有限元模型建模计算的效率。节点（H700×300×13×24）情况下梁与主腿直接相连模型主要包括主腿、环板、正交方向的梁等，模的受力状态，各构件屈服强度均为355MPa。

7、型中主腿的规格Φ1524×50，梁1为直接相交在梁与主腿连接部位的截面受力情况为上翼缘主腿上的梁，其它信息见图2。有限元模型采用受拉，下翼缘受压，其中上翼缘的力直接传递到shell181单元，网格划分尺寸为50mm，具体见图环板上再过渡到主腿上，下翼缘由于没有环板而3。直接将力传递到主腿上，所以在下翼缘两侧边缘与主腿相交部位发生应力集中，具体部位见图4，梁1环板其余部位均满足应力要求。PL-50H1500H1500H1500图2模型中构件信息2.1边界条件和加载情况主腿上下端面、除梁1外其它主梁端面六个自

8、由度采取全约束的有限元模型边界条件。[5]模型的加载根据梁的截面特性并参照AISC图4梁与主腿直接连接的应力超出区域规范求出不同规格梁1能够承受的允许弯矩和允许剪力，通过计算允许弯矩和允许剪力的比值得到模型中待测梁1的长度，最终在梁1端面加载次梁的允许剪力。在这种加载状态下，梁1承受着规范允许的最大弯矩和最大剪力，这种加载状态是比较严格的。边界及加载情况见图3。图5梁与主腿直接连接的最大应力比较随着梁规格的增大，梁承受的允许弯