基于HSERP220的固定式海洋平台船撞分析.pdf

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1、石油和化工设备．64．2013年第16卷基于HSERP220的固定式海洋平台船撞分析赵阔，陈鹏，文志飞，刘洪涛，方垫(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)[摘要]对基于HSERP220进行固定式海洋平台船撞分析法进行了介绍，结合算例给出了工程应用实例，可为今后类似项目提供参考和借鉴。[关键词]HSE；RP220；固定式海洋平台；船撞分析在海洋平台正常作业期间，船舶对导管架的碰撞是影响固定式平台结构安全和完整性的危险事故之一。最常出现的碰撞形式有：船舶侧面撞击导管架其中的一条腿或船艏或船艉撞击飞溅区的

2、斜撑。图1为一种典型的船撞形式。为保证导管架的安全，对海上设施碰撞区内所有暴露的有风险的构件都应进行船舶意外碰撞情况评估。1基于HSERP220的船舶碰撞评估方HSERP220是英国健康安全环保部针对海洋图1一种典型的碰撞形式石油平台船撞分析推出的一个指导性文件。通过收集、评估现有的研究结果并加以改进，文件中提出的方法简便且便于操作，适合应用在海洋平台船撞分析当中。海上结构主要通过以下几方面吸收能量：管壁的局部塑性变形(即撞凹)：构件的弹性／塑性弯曲；构件的弹性／塑性延伸；平台的整体变形(即摇摆)；船舶变形

3、和／或转动。一般地，对船舶碰撞的抗力依赖于构件撞凹和构件弯曲的相互作用。平台的整体变形可以保守地忽略掉。图2给出了构件吸能的计算过程。管件的塑性截面模量：z=d×t(式1．1)，其中：d管件的直径，t管件的壁厚。管件截面的塑性惯性矩：MPL=ZXfv=dXt×fy(式1．2)，其中：fy为管件材料的屈服强度。图2构件吸能计算过程1．1撑杆凹陷所吸收的能量管节点的最大塑性弯矩口作者简介：赵阔(198O一)，男，河北辛集人，硕士研究生，工程师。在海洋石油工程股份有限公司工作。第2期赵阔等基于HSERP220的固

4、定式海洋平台船撞分析．6s．一t、对于面内弯，=。_8×筹3．4+19xd)×＼、／，一～、／＼／，(式1．3)；、，／／、I，，、对于面外弯，_o_8××(3_4+7×妄)×L／．／e，／j，／Ⅵf，7I(式1．4)；⋯～其中：(1o为弦杆的直径，t0为弦杆的壁厚，0＼／为撑杆与弦杆之间的夹角。。Q：1．0．fors0．6(式1．5)卜、?1l、．j：／0．3加鲁>。·6(式1．6)do6对于杆件两端，杆件的最大塑性弯矩为撑杆1．2撑杆弯曲变形所吸收的能量截面塑性惯性矩和其所在管节点可承受的最大塑为了确定

5、支撑杆件的塑性变形能量，需为撞性弯矩中的较小值，即：击力P确定一个对应的位移。比较通用的标准如下：MPLl-min(MpL，Mu)(式1—7)标准1，Marshallrotation准则MⅢ为撑杆任意一端可承受的最大塑性弯矩。如=×；+×(]+×(]]=1250X(d](14)(式1．8)对应的最大位移为：△。=aXLX0一P为与杆件可承受的最大塑性弯矩所对应的(式1．15)撞击力，Q为撞击点与端点间距离和杆件总长的标准2，韧性比例准则】比值。杆件在撞击力作用下的凹陷值：支撑杆件的惯⋯lcc一·公(式1．1

6、6)最大弹性荷载：(式1．9)由于杆件凹陷所吸收的能量，×lj×华×等caan-(式1．17)(式l-10)通常情况下，可以认为杆件凹陷部分对杆件最大弹性变形：：×的塑性截面属性没有贡献，仅考虑未凹陷部分所起的作用(如图3所示)(式1-18)最大塑性位移：△2=lOXUeI(式1．19)cos[·一](式1．11)标准3，最大应变准则嘲撞凹后管件的塑性截面模量：由塑性变形引起的转角：=d2xtx[cos()．_丁sine](批)×L撞凹后管件截面的塑性惯性矩：MpL=ZPLx：莩手×(l-卜一Jc20)(式

7、1．13)66一●安全密封石油和化工设备．2013年第16卷A3=Q×L×0PL(式l一21)工方面考虑，该立管位于导管架外侧。为了对其最终的最大位移，通过对上述三个标准求得进行保护，增加了一个立管保护架，如图4所示。的最大位移取均值确定，即：供应船对立管保护架总的撞击能量为：E}=．肌v(式2—1)‰=c22其中：v供应船的撞击速度，假定为0．5m／s；m舶的排水量，假定为500吨；a为船舶的附加质由弯曲变形吸收的能量为量系数，对于船侧碰撞，取1．4；对于船艏或船艉。呦=0×△(式1—23)碰撞，取1．1

8、。支撑杆件吸收的总能量为E：l／二×1．1×500×0．5=68．75KJ=点+(式1．24)弦杆截面属性：do406mm×19ram，屈服强度2计算分析实例为248MPa；撑杆截面属性：中324mm×9．5mm，屈服强度为248MPa。2．1计算模型建立根据油田开发需要，某平台需增设一根立管2．2撑杆凹陷吸收的能量以接收来自其他平台的原油，并通过该平台上的对于撑杆上下两端的管节点均有：QB=1．12工艺设备对原