自升式海洋平台桩腿桩靴有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS、Workbench,对自升式海洋平台桩腿桩靴进行在极端工况下的静力、模态、波流耦合等分析。利用理论基础对桩腿桩靴受到的各种海洋环境载荷进行计算分析,并结合中海油能源发展股份有限公司采油服务公司及中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》的实际数据,对其数值解和理论值进行比较分析,以验证有限元方法求解的可靠性。研究结果对于提高自升式海洋平台桩腿桩靴质量有显著意义,并可为现场应用提供借鉴。     

VBA程序在平台桩靴屈曲分析中的应用

基于屈曲分析理论,以400英尺自升式钻井平台为研究对象,分析大尺度桩靴结构板材的屈曲强度。利用SESAM软件,建立桩靴结构有限元模型。参考ABS规范,选取最不利工况,并通过自编VBA程序,对桩靴受压板材高应力区进行屈曲分析。研究工作保证了海洋平台桩靴设计的安全性,并提供了屈曲强度的快捷计算方法。     

自升式平台桩靴砂箱设计研究

该文对采用桩靴砂箱完成自升式平台坞内升桩的技术进行了研究,通过数值计算分析了砂箱中心砂层厚度、内摩擦角及弹性模量三个参数对砂层载荷传递效果的影响,设计合理的砂箱结构以保证平台升桩时坞底结构和自升式平台的安全。     

高106.68m自升式平台的桩靴强度分析

桩靴是自升式平台的主要支撑构件,其结构强度影响着平台的安全。结合某结构高度106.68 m平台的桩靴参数,通过必要简化,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该桩靴的有限元分析模型,并对结构在预压载、偏心、风暴工况条件下的强度进行计算。通过评估桩靴屈曲和后屈曲失稳以及屈服引起的塑性破坏情况来进行强度分析,并依据规范进行校核。还研究了在预载工况LC1中,各个构件应力最大处板的屈曲对于结构构件的影响。所得结果可为其他桩靴强度计算、屈曲分析提供参考,并可为桩靴的优化设计提供可靠依据。     

双层土中自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力计算新方法

基于CEL的桩靴拔桩过程有限元数值模拟分析,总结了双层土中自升式钻井平台拔桩时桩靴极限阻力的影响因素,拟合出一套新的双层土条件下自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力预测公式,该公式将桩靴极限拔桩阻力分解为由桩靴上表面极限拔桩阻力、桩靴下表面极限吸附力和桩靴侧面最大摩擦力等3部分相加得到。其中,桩靴上表面极限拔桩阻力计算公式考虑了桩靴面积、土层抗剪强度和硬土层厚度等关键因素,桩靴下表面极限吸附力计算公式考虑了土体固结时间、渗透系数和桩靴入泥深度等关键因素。本文所提出的双层土中自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力预测公式计算结果与离心机模型试验结果之间的相对误差为8.7%,验证了本文预测公式的正确性。本文研究成果可为自升式钻井平台在双层土复杂地层中拔桩时最大阻力预测提供参考。     

海洋自升式钻井平台桩靴研究

独立插桩式海洋自升式钻井平台能否在海上安全钻井的最关键问题是它的桩靴是否设计合理。阐述了自升式钻井平台桩靴的种类与设计考虑因素。以一个100 m工作水深的自升式钻井平台的桩靴为例,分别对其在预载工况和风暴工况下进行了强度和稳定性的校核,符合标准要求。     

自升式平台单桩极限拔桩力的研究

以一座自升式平台单桩拔桩为例,研究具有三角形箱型船体的自升式平台的单桩极限拔桩力计算。简化平台模型的实际构造,应用ANSYS软件建立了三维有限元模型。通过添加抗转空间粱的方法模拟桩靴和土壤对桩腿的约束作用,建立桩腿底端的边界条件;考虑船体的水动力,通过斜坡加栽方式模拟船体倾斜对浮力的影响,依据CCS规范校核船体和桩腿的强度,得到了不同拔桩力作用下的船体和桩腿强度曲线图、规范校核值曲线图。插值计算出该平台的单桩极限拔桩力。     

利用有限元法模拟较大桩靴拔出对筒型基础平台地基的影响

自升式钻井船和筒型基础平台都属于浅基础结构物。在完成钻井作业后 ,桩靴较大的自升式钻井船在拔桩中会对筒型基础平台的地基产生一定的影响。利用通用的有限元程序ANSYS软件 ,以渤海 8号自升式钻井船和歧口 17 2筒型基础平台为对象 ,在相同荷载和约束下分 3步模拟了自升式钻井船桩靴的拔出过程 ,就桩靴在拔出过程中对筒型基础平台地基强度的影响进行了三维有限元分析。分析结果表明 ,在设计中将地基承载力提高 10 % ,自升式钻井船就可以在桩靴距筒型基础筒体 12 5m以外作业     

800t自升式起重平台的结构分析

800t全回转自升式起重平台是目前国内最大的起重平台,在结构上兼具起重船和自升式平台的特点。该平台和传统自升式平台最大的区别是在艉部设置了全回转起重能力800t的大型起重机,除了巨大的吊机自重和起重载荷,还会产生其它载荷效应。因此该类平台的主桁结构、围阱区、抬升装置、桩腿、桩靴及起重机基座结构会承受比传统自升式平台更大的栽荷,对结构的屈服和屈曲强度带来挑战。该文对此平台进行了结构理论分析和有限元计算,详细讨论了起重平台的载荷、变形和应力分布特点,并对该平台的原结构设计提出了优化建议。     

地基边界条件对自升式平台桩腿承载性能的影响

针对深水自升式平台桩靴边界条件模拟问题，以某300英尺(1英尺=0.304 8 m)自升式平台为例，采用ANSYS有限元软件进行静力分析和极限承载力分析，对比常规铰支和弹性基础约束条件对自升式平台桩腿强度的影响，进一步探究不同桩-土边界条件对桩腿极限承载力和失效模式的影响。结果表明：弹性基础约束方式可有效降低重力二阶效应(p-Delta效应)的影响程度，使相应工况下的有效应力明显减小，在这种约束方式下计算得到的桩腿刚度更大且桩腿会率先进入塑性阶段；铰支约束过于保守；在2种边界条件下桩腿的失效模式也有较大差异。研究结果可为自升式平台的设计提供参考。     

基于代理模型的自升式海洋平台桩靴结构优化

自升式海洋平台桩靴作为平台的重要组成部分存在结构庞大笨重、应力分布不均等问题,以自升式海洋平台JU2000E桩靴为研究对象,应用Ansys软件建立有限元模型,依据美国船级社（ABS）规范对其在预压载工况和风暴自存工况下进行强度分析与校核,采用桩靴各结构板厚作为优化设计变量,通过最优拉丁超立方抽样选取样本点,结合径向基函数（Radial Basis Function,RBF）神经网络算法建立设计变量和各响应的代理模型,并基于第二代非劣解遗传算法（NSGA-Ⅱ）对桩靴进行多目标优化。对优化后的桩靴进行仿真验证,桩靴重量减轻、应力减小且分布更均匀。     

海洋环境载荷对自升式平台就位的影响

海洋环境载荷的影响会导致自升式平台就位位置与设计位置发生偏差。针对自升式平台就位位置偏差问题,通过分析自升式平台就位过程与步骤,得到海洋环境载荷中海流载荷为影响自升式平台精确就位的主要原因。以东海某自升式平台为例,结合自升式平台桩腿桁架结构特点,利用桩腿受海流载荷作用的特征面积法和结构力学中悬臂梁弯曲理论,建立了自升式平台桩腿受海流载荷时桩腿挠度计算模型,对比分析了该计算模型得到的就位偏移量与数值模拟结果。结果表明,利用本文建立的平台最大偏移量计算模型得到的自升式平台就位偏移量与数值模拟结果吻合,可指导自升式平台精确就位作业。     

自升式钻井平台插桩深度计算及几个问题的探讨

在海上油气的勘探和开发中,自升式钻井平台发挥了很大的作用。自升式钻井平台就其基础类型不同分为桩基式和沉垫式2种。本文就桩基式钻井平台的桩靴在均一黏性土、砂土及粉土上的插桩深度计算方法及其强度参数的选取等问题进行探讨。     

桩靴入泥深度预估

桩靴的入泥深度将直接影响平台的就位、转移及作业期间的安全稳定性。本文根据经验公式和SNAME规范,介绍了桩靴入泥深度的计算方法,并通过实例的计算,验证了经验公式和规范公式结算结果的差别,为自升式平台桩腿桩靴的设计提供了重要依据。     

储油沉垫对自升式平台桩腿的力学影响研究

为了研究海洋环境中储油沉垫对自升式平台桩腿的力学影响,采用Froude-Krylov假定法计算沉垫所受波流力,并在ANSYS中建立有限元模型,分析对普通自升式平台和沉垫自升式平台桩腿最大应力的变化规律。研究结果表明:当沉垫距离海平面较近时,沉垫所受波浪载荷是桩腿应力的主要来源,其应力值高于相同位置的普通自升式平台,风载荷是后者桩腿应力的主要来源;当沉垫距离海平面较远时,沉垫所受海流的F-K力可忽略不计,普通自升式平台桩腿最大应力高出沉垫自升式平台。最后指出储油沉垫增加了桩腿的结构强度。     

自升式钻井平台插桩深度计算及几个问题的探讨

在海上油气的勘探和开发中，自升式钻井平台发挥了很大的作用。自升式钻井平台就其基础类型不同分为桩基式和沉垫式2种。本文就桩基式钻井平台的桩靴在均一黏性土、砂土及粉土上的插桩深度计算方法及其强度参数的选取等问题进行探讨。     

国际规范中桩靴简化处理的合理性有限元验证

现存规范对自升式钻井平台贯入阻力进行计算时,将桩靴等效为与其最大横截面面积相等的扁平圆薄板,转而对扁平薄板进行计算分析。这种方法忽略了桩靴实际外形对贯入阻力的影响,需对此简化方法的合理性进行验证。取4种不同外形的桩靴(其最大横截面积相等),运用ABAQUS有限元分析软件对4种桩靴进行实形建模,并在不同地质条件下采用耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)法对其进行插桩模拟。计算结果表明:在相同地质条件下,不同外形桩靴的贯入阻力存在差异,但差值都在10%以内,验证了规范对桩靴简化处理的合理性。     

自升式平台桩靴承载力研究

自升式平台应用日益广泛,如何预估地基土的承载力以使平台安全作业,是需要解决的关键问题。研究了ABAQUS中土的弹塑性模型及进行数值模拟的条件等内容,应用土力学理论和有限元数值模拟两种方法,对自升式平台桩靴所受的垂向作用力进行对比分析。采用ABAQUS软件研究桩靴入泥深度和贯入阻力之间的变化规律,讨论了土体参数对桩靴贯入阻力的影响规律,得出具有一定意义的结论。     

冰区自升式平台桩腿动强度的安全评估研究

应用ANSYS软件建立起自升式平台和冰相互作用的数学仿真模型,对自升式平台进行动力分析,并校核平台桩腿的极限强度和疲劳强度。方法对渤海某自升式平台桩腿进行了强度校核,计算了不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤。研究结果为自升式平台冰激疲劳设计提供了有效的方法,并为自升式平台在冰区的使用提供了依据。     

自升式海洋平台站立状态下的性能分析

以一桁架桩腿自升式平台为例,通过有限元计算分析,阐述了平台站立状态下几个重要性能的校核方法,包括①桩腿强度;②锁紧系统（升降系统）承载性能;③预压载性能;④桩靴承载性能;⑤抗倾稳性。