桁架自升式钻井平台桩腿结构在位分析.pdf

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1、第26卷第2期2011年4月中国海洋平台CHINAOFFSHOREPLATFORMV01．26No．2Apr．，2011文章编号：1001-4500(2011)02—0022—05O桁架自升式钻井平台桩腿结构在位分析张海燕1，李(1．中国船级社海工审图中心，天津30457；2．晔1，赵胜涛2中国船级社实业公司天津分公司，天津30457)摘要：介绍了建立桁架自升式平台有限元模型的过程，对关键部位(主船体、桩腿与主船体的连接部位、桩靴和土的相互作用)的模拟方法进行了阐述，给出了非圆形截面桁架式桩腿水动力系数、惯性力和P—Delta效应的计算方法。利用SACS软件对某桁架自升式钻井平台桩腿结构

2、进行了在位分析，得到了环境载荷、惯性力、桩靴反力和桩腿构件的UC值，结果满足规范要求。关键词：桁架自升式钻井平台；在位分析；有限元法中图分类号：P752文献标识码：AIn。__PlaceAnalysisofLegStructureoftheTrussJack__。upPlatformZHANGHal—yanl，LIYel，ZHAOSheng—ta02(1．OffshoreEngineeringPlanApprovalCenterofChinaClassSociety，Tianjin30457，China；2．ChinaClassSocietyIndustrialCorp．TianjinB

3、ranch，Tianjin300457，China)Abstract：Thefiniteelementmodelofthetrussjack—upplatformisintroduced，especiallyforsomekeypositionssuchashull，theconnectionoflegandhull，theinteractionbetweenspudcanandsoilisdetailedclarified．Themethodofhydrodynamiccoefficientofthetrusslegplatform，inertiaforceandP—Deltaeffe

4、ctaregivenout．Sitespecificanalysisofthelegofsometrussself—elevatingjack—upplatformiscarriedoutbySACSsoftware，atthesametimetheenvironmentalloads，inertialloads，reactionofspud—canandtheUCvalueof1egstructureareobtained．Theresultsmeettherequirementofrules．Keywords：trussself—elevatingdrillingplatform；i

5、n—placeanalysis；finite—elementmeth—nd≯I士了J口随着我国海洋石油开发事业的蓬勃发展，海上钻井平台的需求量在不断增加。自升式平台就是随着海洋勘探工作水深的增加、工作范围的增大逐渐发展起来的(相对坐底式平台来说)。自升式钻井平台主要结构包括主船体、桩腿和桩靴(沉垫)等，主船体通过升降装置和桩腿连在一起。升降船和升降桩腿主要靠升降装置、动力系统和桩腿上的升降结构以及固桩结构共同完成的‘1’2

6、。在正常作业和风暴自存时，平台桩腿处于站立状态而且持续时间较长，因此，分析桩腿在站立状态下的结构强度是必要的。桁架式平台桩腿由弦杆、水平撑杆、斜撑杆和内撑杆组成。在建

7、立有限元模型时，需要对一些关键部位收稿日期：2010—03—17；修改稿日期：2010—12—07作者简介：张海燕(1978一)，女，博士，主要从事海洋工程结构物设计研究。第2期张海燕，等桁架白升式钻井平台桩腿结构在位分析进行简化处理，如主船体、桩腿与主船体的连接处、桩腿与上下导向的连接处及桩靴和土的相互作用等。一般地，主船体、桩腿与主船体连接处模拟成刚性梁，这种处理不能使主船体载荷合理传递到桩腿。桩靴的简化处理，影响着桩腿结构最大应力出现的位置和大小，按照CCS和ABS规范，在泥面以下3m处理为铰支E2’3]，这种处理方式没有考虑弯矩的影响，对结构设计来说是偏于保守的。本文使用SACS

8、有限元软件建立了某桁架自升式钻井平台模型，并对桩腿结构进行了在位分析，给出了主船体、桩腿与主船体连接处的处理方法；根据桩靴的入泥深度，确定了桩靴的约束位置和边界条件；介绍了水动力系数、惯性力载荷和P—Delta效应的计算方法，并给出了计算结果。1有限元模型在建立平台桩腿有限元模型时，要处理好几个关键问题：桩腿模型的重心，主船体的刚度，主船体模型的重心，桩腿和主船体连接处的简化，桩靴的处理方法(包括约束位置和边界条件)。1．1桩腿模型