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《固定式导管架平台超常振动和减振措施试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第17卷第1期振动工程学报Vol.17No.12004年3月JournalofVibrationEngineeringMar.2004固定式导管架平台超常振动及减振措施试验研究黄维平杨永春李华军(中国海洋大学工程学院青岛,266071)摘要通过4个1/20的导管架平台模型试验,研究了直立式桩腿导管架平台在海底淘空条件下的超常振动原因及其减振方案,提出了结构频率降低以及导管架与桩之间的碰撞是造成该平台剧烈振动的根本原因及其相应的治理措施。关键词:海洋平台;导管架;模型试验;相似关系;结构振动中图分类号:TE951;P752.01
2、;U674.38导管架式海洋平台是近海石油开采的主要设施,其桩腿有灌浆和非灌浆两种方式。对于非灌浆桩1试验方案腿,为了限制桩与导管架之间的相对运动,其主导管[1]和桩之间的平均径向间隙要求小于20mm。非灌1.1试验方法浆桩腿的设计假设:桩与导管架之间有小量的轴向该平台采用非灌浆桩腿,为了符合规范要求,在相对运动,而径向被认为是同步运动的。在海底无冲导管架中设置了导向限位装置。分析认为,如果导向刷的条件下,这样的条件是近似满足的。因为导管架限位装置失效,在海底形成淘空后,导管架下端失去主导管的下端插入泥线下1～2m,使得导管架
3、受泥了泥土的约束,整个导管架形同悬挂在桩上的摆,导土约束而不能自由运动。但对于水深较浅的近海滩管架与桩之间可能产生相对运动,而较大的相对运涂,由于海水冲刷严重,导管架的泥线处会形成一定动将导致导管架与桩之间发生碰撞,从而加剧平台范围的淘空,这对于直立式非灌浆桩腿导管架平台的振动。可能会产生不利的影响。某油田一座直立式非灌浆基于上述分析,采取了对比试验的方法。分别研桩腿导管架平台投产后不久便发现振动严重,剧烈究淘深、桩与主导管的相对运动以及桩与主导管可的振动伴随着沉闷的响声,平台上的工作人员常常能发生的碰撞对平台动力特性和特态响
4、应的影响。有一种靠船的感觉。经全面的结构检测,未发现结构试验的因子数为3,水平数为8,其中3个影响因子有任何缺陷,仅在平台的泥线处出现1.5～1.9m分别为淘深、相对运动和碰撞。淘深的模拟采用增加的淘空现象。该平台的振动问题迟迟未得到解决,且桩自由长度的方法;桩-土相互作用的模拟则采取常有越来越严重的趋势。为了避免可能发生的事故造用的确定桩固定端位置的方法,将桩的长度延长至成人员伤亡,在风速达到20m/s时,采取人员撤离泥线下6～8倍的桩径处。的应急措施,这无疑将影响正常的生产秩序,造成大试验是在试验水池中进行的,水池长28m
5、、宽量的经济损失。因此,如何减轻平台的振动成为该油12m、深3.2m,在水池的长宽方向均配有电液伺服田安全生产中的一个亟待解决的问题,本文的研究摇板式造波机和消波装置。造波机的最大造波能力就是在这样的工程背景下提出来的。作者通过大量为30cm有效波高。该水池设有一层夹底,夹底的位的理论分析、数值计算和现场测试,对该平台的超置即为泥线位置,考虑桩-土相互作用而增加的桩长[2～5]常振动现象有了一定的认识,为了验证理论研位于夹底以下。造波时,夹底下部的水是静止的,因究的结论并为制定治理方案提供依据,在分析研究此,底板相当于海底。试
6、验取高潮位水深计算。的基础上进行了物理模型试验,得出了确定性的根据该平台所在海域的风浪条件,试验采用文结论。氏谱作为输入波谱的靶谱。图1给出了试验波浪谱国家自然科学基金资助项目(编号:50179014)和高等学校博士学科点专项基金资助项目(编号:200042302)收稿日期:2002-11-27;修改稿收到日期:2003-04-28第1期黄维平等:固定式导管架平台超常振动及减振措施试验研究117的靶谱及其测量值。图1试验波谱图2有机玻璃导管架模型1.2试验模型根据试验水池的造波能力,模型的几何相似比确定为1/20。与上述试验方
7、法相对应的试验模型有4个,模型的模拟条件如表1所示。模型1模拟无淘深、有相对运动的工况;模型2模拟有淘深、有相对运动的工况;模型3模拟有淘深、无相对运动的工况;模型4模拟有淘深、有碰撞的工况。表1模型的模拟条件淘深相对碰撞材料配重图3钢导管架模型u/m运动条件桩主导管/kg模型10有不相似有机玻璃有机玻璃300比,用于比较各种影响因子对模型动力特性的影响。模型20.1有不相似有机玻璃有机玻璃3001.3.2波浪响应试验模型30.1无不相似有机玻璃有机玻璃300模型40.1有相似有机玻璃钢250模型的波浪响应试验包括规则波试验和
8、随机波试验两部分。随机波试验部分共进行8个水平的试表1也列出了模型材料及配重情况,模型1、模验,分别对应8个有效波高及相应的卓越频率,用于型2和模型3主要是研究淘深和相对运动对平台动比较各种影响因子对模型动态响应的影响。同时对力特性和动态响应的影响,因此,根据动力试验模型动态
