滩海陆采油田进海路工程的特点与应用前景

进海路工程作为基础设施之一在浅(滩)海油田的海油陆采方式开发中一直发挥着重要作用.文章概述了胜利浅(滩)海油田海油陆采方式进海路工程产生的背景、主要结构类型(包括实体抛石式、钢筋混凝土板桩组合装配式、预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)与板桩组合式、透空箱涵式和栈桥式)以及它们的技术特点和适用条件,并提出了两种新型的进海路结构模型,即PHC管桩与独立沉箱组合装配式以及PHC管桩与独立沉箱组合墩台栈桥式.     

预应力高强混凝土管桩在储罐基础中的应用

预应力高强混凝土管桩(PHC桩)具有施工周期短、强度高、处理深层软土地基效果好等特点。在储罐基础应用中,PHC桩不仅从承载受力和沉降方面满足工程需要,而且还能在较短的时间内达到安全、经济、收效快的目的。介绍了PHC桩的基本原理及其优越性、储罐管桩基础设计内容和设计中应该注意的问题,通过工程实例,说明在深层软土地基上,预应力高强混凝土管桩是储罐基础应用中一种很好的选择。     

基于实测的海上测风塔结构动态响应分析

为了更真实合理地分析柔性结构在风载荷作用下的动力行为,建立海上测风塔结构的振动监测系统,并在2018年-2019年冬季开展现场监测。基于大量的实测数据明确柔性结构在风载荷作用下的振动特性。结合数值模拟,验证监测数据的合理性,并对极端风况下结构的振动响应进行预测。     

管桩复合地基在大型油罐的设计与施工

原油罐是石油行业重要的储油设备,控制沉降是设计与施工重点考虑因素。介绍了预应力混凝土管桩(PHC管桩)刚性复合地基在强腐蚀环境下应用于50 000 m3原油罐的设计与施工过程。该施工方法具有施工速度快、成本较低的特点。项目建设过程中分别对桩基、桩间土进行了载荷试验;项目竣工后对4个50 000 m3原油罐分别进行了多角度的上水沉降观测。经观测最大沉降量小于90 mm,符合设计与使用要求,该项目的成功实施可为今后同类项目提供建设依据。     

梯度风作用下HYSY-981半潜式平台风载荷与表面风压分布研究

针对我国最新建造的HYSY-981半潜式平台,分别采用风洞实验和数值模拟方法研究了稳态梯度风下0~90°风向角工况时平台整体风载荷与表面风压分布规律.平台的风洞实验包括测压与测力实验.通过测压实验得到了平台表面的风压分布和各构件的形状系数,并由此得到了平台的整体风载荷;通过测力实验得到了平台在无偏转和偏转10°时的整体风载荷,并通过实验结果的对比研究了平台偏转及井架孔隙对平台整体风载荷的影响.平台风载荷的数值模拟结果与风洞实验结果基本吻合.     

组合载荷下海上风机塔架受力特性数值分析

研究组合载荷下海上风机塔架的受力特性。基于江苏启东海域6 MW海上风机资料，采用GH Bladed软件开展组合载荷下海上风机塔架的受力特性数值模拟，得到以下主要结论：与风载荷作用相比，在风载荷+波浪载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升72.0%，峰值弯矩提升8.3%；波浪载荷对基础所受剪力和弯矩的影响显著，在相对波高为4时，基础底面所受相对剪力和相对弯矩分别为3.04和1.44；与风载荷作用相比，在风载荷+地震载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升76%，峰值弯矩提升21%。研究成果可为启东海域海上风机设计及施工提供理论支撑。     

基于FAST软件的海上风机风浪耦合结构动力反应分析

为了确定海上风机在环境载荷作用下的结构耦合动力反应,运用挪威可再生能源实验室的开源风机仿真软件FAST建立海上风机整体耦合分析模型,并分别计算风单独作用、浪单独作用以及风浪耦合作用下的海上风机结构动力反应,同时展开风浪载荷对结构的耦合作用的研究。结果表明,环境荷载对风机荷载、基础结构内力存在着明显的耦合作用,该耦合作用对于结构动力反应时程的幅值和均值影响较大。     

LNG储罐混凝土外罐稳定工况载荷及应力分析

LNG储罐结构复杂,构件种类多,受力复杂,分析极限工况下储罐各部位的应力分布,对于研究全容式混凝土LNG储罐失效具有重要的意义。为此,通过对储罐的罐顶结构简化,在考虑储罐受到的可变载荷的基础上,对罐体受力荷载系统进行了分类计算和等效处理,建立罐体承载能力极限状态下的罐顶结构载荷、预应力载荷及其他各类可变载荷的组合工况,并采用ANSYS软件建立简化后预应力混凝土外罐的1/4部分的有限元模型,通过结构化网格处理和易发生应力集中处网格加密处理,对罐体各类荷载进行了等效处理,分析了储罐在承载能力极限状态下的罐体温度和应力分布。结果表明:(1)空罐工况下罐顶处最大受压受拉应力发生在储罐承压环处,最大应变位于最大拉应力-2.81 MPa处;(2)空罐工况下承台最大压应力、最大拉应力均位于罐底部与承台连接处外缘,应变最大值也位于承台与罐底接触外缘,此部位易开裂;(3)空罐工况条件下只有罐顶部与承压环应力达到混凝土破坏极限,而储罐其余部位应力均在材料安全极限范围内;(4)满罐风载/雪载工况下,罐体混凝土墙在各部位均达到混凝土材料强度极限;(5)满罐风载/雪载工况下承台与罐底连接部位处于混凝土材料受拉应力状态,且拉应力强度远远超过强度极限,该部位小裂纹在一定条件下易发生裂纹扩展;(6)罐体在热角保护部位的压应力达到混凝土抗压强度极限。结论认为,该研究成果为全容式混凝土LNG储罐失效分析提供了理论参考。     

导管架在拖航过程中风激振动的计算方法

介绍了导管架在拖航过程中风激振动问题的传统计算方法,并应用SESAM有限元软件建立了平台下部导管架有限元模型,根据相关规范计算了整体结构及焊缝节点在周期性风载荷作用下的累积损伤和疲劳寿命,对导管架等高耸结构在风激振动研究中的计算方法提出了改进。     

极端风暴潮下近海导管架平台结构安全分析

基于导管架平台极端环境作用下极限状态的分析,研究了近海导管架平台的结构安全。由极端风暴潮载荷的模拟方法,确定适用于近海导管架平台的安全评价方法。并以某近海导管架平台为例,进行甲板上浪载荷计算、静力非线性分析、动力响应分析及极限承载能力分析。结果表明:极端风暴潮作用下的上浪载荷会减弱近海导管架结构的极限承载能力,也会影响其抗力,须予以重视。     

基于均匀和局部腐蚀模型的海上风电单桩基础承载特性

针对不同腐蚀形式对海上风电大直径钢管单桩基础承载特性的影响进行研究。基于Abaqus大直径钢管单桩有限元数值模型,分析均匀腐蚀、局部腐蚀以及均匀腐蚀与局部腐蚀联合作用对大直径钢管单桩水平和竖直承载特性的影响规律。结果表明：均匀腐蚀对单桩基础桩顶挠度影响显著,当腐蚀时间达20 a时桩身最大挠度增幅为15.9%,此时在局部腐蚀作用下其增幅仅2.0%;均匀腐蚀对单桩基础竖直沉降量影响较大,当腐蚀时间达20 a时桩顶沉降量的最大增幅为21.8%,此时在局部腐蚀作用下其增幅仅4.1%;在水平载荷作用下,局部腐蚀和均匀腐蚀均会导致桩身最大应力增大,且无论在水平载荷还是在竖直载荷作用下,在局部腐蚀处均出现小范围的应力集中现象。研究成果可为海上风电大直径钢管单桩基础防腐措施提供理论支持。     

考虑溜桩效应的单桩基础承载特性数值模拟

为分析竖向和水平载荷作用下溜桩对钢管桩承载特性的影响规律,基于理论分析得到的溜桩区间数据,建立考虑溜桩效应的桩-土数值模型。结果显示：当单桩受到竖向载荷时,溜桩减小桩侧摩阻力,溜桩对钢管桩竖向承载力的影响较为显著;当单桩受到水平载荷时,溜桩条件下钢管桩弯矩大于无溜桩条件下的弯矩,说明发生溜桩会导致钢管桩产生更严重的弯曲变形;溜桩条件下的极限土抗力小于无溜桩情况。     

浪溅区局部腐蚀对单桩基础承载特性影响的数值模拟

基于Abaqus桩基数值模型,对浪溅区局部腐蚀下的大直径钢管桩承载特性进行数值模拟分析。结果表明：局部腐蚀对单桩基础水平承载特性影响显著,对竖直承载特性的影响忽略不计;在水平载荷作用下,随着腐蚀深度的增加,应力集中范围自腐蚀区上端逐渐扩大至腐蚀区下端,且应力在腐蚀区中心达到峰值;在竖直载荷作用下,随腐蚀深度的增加,应力集中范围自腐蚀区中心向未腐蚀区扩展。研究结果可为海上风电单桩基础的防腐措施提供理论支持。     

风机功率对半潜式风机运动性能的影响

针对DTU 10 MW风机,设计一款新型无横撑半潜式风机基础,并通过调节基础压载使其分别搭载DTU 10 MW和NREL 5 MW两款风机。在此基础上,采用商业软件SESAM/SIMA分别建立气动-水动-伺服-弹性全耦合数值模型。针对正常作业和极端两种典型工况,对上述2款浮式风机系统的运动响应进行时域全耦合计算。根据计算结果开展不同风机功率对浮式风机系统整体运动性能的敏感性分析。研究表明：在正常作业工况下,由于风激励的影响,10 MW风机的运动响应比5 MW风机更大;在极端工况下5 MW风机纵摇固有周期更接近波浪周期,导致其纵摇运动比10 MW风机更大。     

隔水导管复合群桩竖向承载特性

基于有限元方法对阵列排布的隔水导管组成的群桩基础开展竖向载荷作用下的破坏模式研究,分析不同井口间距、桩数、桩径和桩长下隔水导管复合群桩基础的极限承载力和轴向载荷传递规律,结合隔水导管的结构特点,推导适用于隔水导管复合桩的群桩效应系数计算公式。研究表明：隔水导管复合桩群桩效应系数随距径比Sa/D1的增大、桩数N的减小、桩径D1的增大及不排水强度Su的增大而增大;增加变截面以下桩长L2,可提高复合群桩中心桩承载力发挥程度。与相同工况普通钢管桩群桩基础相比,隔水导管复合群桩基础的侧摩阻力发挥更加充分,群桩效应系数更高。     

海上风电大直径植入型嵌岩单桩关键技术

针对软土覆盖层浅、基岩强度大的海上风电大直径植入型单桩基础嵌岩方案，建立桩-基岩-灌浆料模型，对植入型嵌岩单桩基础进行受力分析，分析结果表明单桩最大应力和灌浆料最大应力均满足极端情况下的风电基础设计要求。介绍钢管桩与岩孔间填充材料的选择、灌浆施工工艺，以及海上风电大直径嵌岩单桩风险点和解决措施。该技术对海上风电大直径嵌岩单桩的设计开发具有一定的启发作用。     

自升式平台桁架式桩腿的等效简化

以某自升式平台的桁架式桩腿为例,介绍桁架式桩腿在平台稳性分析中的等效简化方法。对算例结果进行分析,发现对于不同风向角得到的等效拖曳力因数不同。采用Moses稳性分析软件对桁架式桩腿进行细致的建模,计算不同风向角下的风载荷,与采用等效桩腿法得到的风荷载进行对比,发现细致建模得到的风荷载结果比采用等效桩腿法得到的结果稍大一些,说明桁架式桩腿的等效简化处理虽然有效,但是存在一定的安全隐患,建议在采用等效简化桩腿时,对等效桩腿的风力系数额外取1.2的安全因数,以保证平台稳性分析的可靠性和安全性。     

海上风电吸力桶结构分析

针对实际工程条件，创新性地设计一种全新吸力筒形式，并借助SACS软件构建综合考虑土壤影响的吸力筒导管架风机模型。在极端工况下，详细分析该结构的性能。结果表明，在外部极端载荷作用下，导管架结构可满足工程要求，确保结构的整体稳定。采用Abaqus软件对过渡段和吸力筒部分强度进行精确校核，计算结果表明两者的强度均满足设计和使用需求，具备足够的承载潜力和稳定性。分析表明新设计的吸力筒在复杂工程背景下表现出色，为类似工程的设计与优化提供了可靠参考依据，同时也丰富海上风电吸力桶基础的研究与实践。     

L450M管线钢管母材开裂原因及预防措施

为了研究L450M管线钢制管过程中机械扩径后母材开裂的原因,通过对断口进行宏观观察、微观分析以及钢板探伤,分析了管体机械扩径后母材开裂情况。结果显示,管体机械扩径后母材开裂部位以铁素体组织为主,含极少量的C元素,且并无其他元素成分。经分析,确定管体开裂是由于在连铸时冷钢掉入结晶器内未完全熔化、包裹在板坯内,经轧制而形成缺陷,最终导致管体开裂。     

BSG110T SEW高抗挤套管生产工艺研究

为了解决BSG110T SEW高抗挤套管在生产时出现母材开裂、成型焊接控制不稳定、加热时弯曲、变形以及轧辊异常损坏等问题,分析确定了原料卷板优化目标,按照制定的目标进行了原料性能检验、焊管生产试制及热处理工艺验证。结果表明,采用P110钢级SEW套管原料卷板进行焊管生产可以解决母材开裂、成型焊接控制不稳定等问题。经热处理工艺验证,P110钢级 SEW套管原料卷板经过“HFW制管+整体热处理工艺”可生产出合格的BSG110T SEW高抗挤套管。