导管架式海洋平台全寿命极限承载力计算研究

对平台在全寿命期内,计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤因素及其随机特性,基于固定式平台结构基底极限抗剪切能力计算方法,发展了一种平台全寿命期极限承载力计算方法。并以一位于墨西哥湾海域处八桩腿导管架平台为例,进行了平台全寿命期内动态承载力计算,同时考虑其随机分布的特性,进行了统计分析,得到平台在每个瞬时服役期内的极限承载力统计量随服役年限的变化规律。     

缺陷和损伤对导管架式海洋平台结构极限承载力的影响

首先讨论海洋平台结构缺陷和损伤的特点及在平台结构极限承载力分析中的考虑方法;其次根据平台结构完好和有损状态的极限承载力,定义了平台结构的储备强度和剩余强度;阳后,采用导管架式海洋平台结构极限承载力近似分析程度ＵＡＰ,分析了裂纹类缺陷,凹痕类缺陷,腐蚀,海洋生物附着,地基土冲刷等对导管架式海洋平台结构极限承载力和安全性的影响,从而为海洋平台结构的维修决策提供了依据。     

构造形式对导管架平台极限承载力的影响

采用有限元软件ABAQUS对导管架平台进行非线性倒塌分析,计算比较了5种不同构造形式的导管架平台极限承载力。为导管架平台的结构优化设计以及结构整体安全评估提供了科学依据。     

缺陷和损伤对导管架式海洋平台结构极限承载力的影响

首先讨论海洋平台结构缺陷和损伤的特点及在平台结构极限承载力分析中的考虑方法;其次根据平台结构完好和有损状态的极限承载力,定义了平台结构的储备强度和剩余强度;最后,采用导管架式海洋平台结构极限承载力近似分析程序UAP,分析了裂纹类缺陷、凹痕类缺陷、腐蚀、海生物附着、地基土冲刷等对导管架式海洋平台结构极限承载力和安全性的影响,从而为海洋平台结构的维修决策提供了依据。     

构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响

针对传统导管架平台在进行极限承载力分析时未考虑构件直线度缺陷对结果的影响问题,采用非线性逐步倒塌的分析方法研究构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响。根据直线度公式建立不同构件直线度导管架平台有限元模型,考虑导管架平台环境载荷作用,采用非线性倒塌分析方法计算导管架平台极限承载力。结果表明,导管架平台在45°方向强度储备能力最差,构件不直度使其极限承载力严重退化。     

导管架平台极限承载力的有限元解法

以某一简化的四桩腿对角型导管架平台为例,利用大型有限元非线性软件ABAQUS的AQUA模块进行波浪力和流力计算,并进行非线性倒塌分析(Nonlinear PushoverAnalyses)。分别计算了四种不同工况下平台在完整模式下和单个构件失效后的极限承载力以及单个构件失效后平台结构的剩余强度系数,以分析单个构件失效对导管架平台极限承载力的影响,为导管架平台的结构整体安全和风险评估提供一种准确而行之有效方法。     

极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析

以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。     

基于Usfos的非线性分析程序研究海洋平台的极限承载力

海洋平台极限承载力研究一直是平台结构安全评估的最重要部分,越来越受到人们的关注。以"勘探二号"自升式钻井平台为研究对象,利用非线性分析USFOS软件分析计算了该平台的极限强度,评估了现役平台的安全性能。研究结果表明,"勘探二号"平台在45°环境极限条件时平台结构最危险。该研究为现役自升式钻井平台安全风险评估提供了一种比较先进而精确的方法,对今后类似海洋平台安全风险评估具有一定的指导意义。     

近海导管架式平台建造的技术要求

从加工、装配，焊接，检验等方面阐述了近海导管架式平台的建造技术要求及注意事项强调了导管架式平台在建造过程中，应对产品质量进行严格的检验监督，确保每个部件在加工，装配，焊接工序中符合有关《规范》。     

海洋导管架平台结构极限强度分析方法

以HZ26-1平台为例,根据附近海域的特点选定环境载荷,考虑P-Delta效应这一几何非线性因素,利用SACS软件进行计算,分析平台结构的非线性失效特性,得到所分析平台导管架的储备强度系数,可以定量地确认平台的安全余量,为结构完整性的维护做理论支持。     

海洋导管架平台碰撞动力分析

利用ANSYS/LS-DYNA程序可以进行结构动力大变形、复杂非线性准静态问题以及接触、碰撞问题的分析。尝试采用ANSYS/LS-DYNA显式方法建立船舶与导管架平台的碰撞动力分析模型,利用自动接触算法,得出了不同情况下碰撞过程中能量转变和平台上层甲板中心动力响应规律,以及碰撞点最大Von mises应力和变形,并验证了所分析结果的准确性。利用本文分析方法可以对海洋工程构件碰撞损伤程度进行预测;本文分析结果可为平台设计和损伤评估提供参考依据。     

海洋平台结构整体优化设计

通过采用美国MSC／NASTRAN程序,对导管架式海洋平台进行了三维有限元分析,并在此基础上以两上个方案对其结构进行了大型优化设计,优化结果最终可为平台降低建造成本。     

火灾非均匀温度场下导管架平台T形管节点极限承载力

基于热-结构顺序耦合方法,研究T形管节点在不同局部火灾场景下形成的非均匀温度场,并研究高温对极限承载力和失效模态的影响。结果表明：局部火灾在主管中形成的非均匀温度场沿主管轴向和环向上均产生显著的温差。局部火灾对管节点的极限承载力结果表明：若局部火灾中心位置距管节点中心越近,则其对管节点极限承载力的影响越大;当局部火灾中心温度超过600 ℃时,管节点的极限承载力随温度的升高而明显下降;在不同火灾工况下,管节点均发生主支管相贯区域塑性破坏。     

导管架式海洋平台的MRFD半主动模糊控制理论研究

基于模糊理论控制采用磁流变阻尼器(MRFD)对海洋平台在规则波和随机波浪载荷、线性波和Stokes5节波作用下的振动控制效果进行研究。以平台的位移、速度响应为输入量,给出最优控制力的计算方法,并运用Morison方程实现了波浪力的数值仿真。以平台结构振动响应幅度为控制目标,设计MRFD系统,实现对海洋平台的最优控制。基于MATLAB调用ANSYS软件,开发平台振动控制界面,以典型导管架平台为例,进行多自由度数值仿真。仿真结果表明模糊控制下MRFD的半主动控制系统对海洋平台的动力响应有明显的控制效果。     

深水导管架平台极限承载能力分析

以我国南海深水的固定式导管架平台为研究对象,采用SESAM软件的Geni E模块进行了有限元建模,分析了作用在平台上的基本载荷和环境载荷,对平台进行了无初始缺陷和考虑腐蚀条件的极限承载能力分析,同时将3个服役期平台的极限承载能力进行对比。建模时将土壤划分了15层,并采用API规范模拟桩-土之间的相互作用力。分析结果表明,当载荷从不同方向作用时,平台的极限承载能力各有差异,载荷从西南、东南、东北和西北4个方向作用时平台的强度储备系数比其他方向小很多;在考虑海水对平台的腐蚀作用后,平台在东、西、南、北4个方向加载时强度储备系数发生了明显下降,随着服役时间的延长这种下降会更加明显。     

海洋平台桩基承载力检测与沉降监测

以渤海某海洋平台为例,通过对该平台桩基承载力的检测,分析得出该平台承载力未达到设计值,故对该平台桩基进行了为期一年的沉降监测,在监测中,使用了适合海洋平台长期监测的光纤光栅技术。监测结果表明,平台的关键部位没有发生倾角的变化,因此判断桩基础没有发生不均匀沉降,此平台是安全的。建议在今后的使用过程中,平台使用方应继续按照桩基监测报警戒线的要求执行,不能随意增加上部荷载,同时必须严格控制活荷载,以保证平台桩基的安全。     

吸力式沉箱的水平极限承载力计算

吸力式沉箱是一种重要的新型海洋结构物基础,其水平承载能力可采用极限平衡法近似地估算。本文提出了分析成层土地基中沉箱水平承载力的简单方法,可用于确定沉箱的最优系缆点和估计其水平承载力。     

基于稳定的导管架海洋平台的多目标优化设计

把导管架海洋平台看作钢框架结构,并把多目标优化设计方法用于结构的设计中。以结构的总重量和结构构件的长细比为优化目标,以导管的平均直径和壁厚作为设计变量,考虑强度,刚度和稳定等约束条件。并以胜利油田埕北#11单井采油平台为例进行了计算,计算结果表明此方法对海洋平台的设计具有一定的参考意义。     

海洋平台导管架卷管横向焊接裂纹性质分析

针对海洋平台导管架卷管横向焊接裂纹的性质进行了分析研究。采用逐层剥离和着色法探伤后确定该裂纹主要位于热影响区靠近母材一侧,其尺寸大都在0.5 mm以下。对裂纹形态和夹杂物的成分分析发现,裂纹内含有大量成分复杂的多重夹杂物和低熔点共晶产物,裂纹体较宽,裂纹内表面光滑,呈明显的沿晶开裂特征,综合判断所发现的焊接横向裂纹为热影响区液化裂纹。     

单立柱海洋平台的可靠度分析

利用有限元方法对单立柱海洋平台在波浪等环境荷载作用下进行响应分析,以此为基础对其进行构件和体系两个层次的可靠度分析。构件可靠度分析采用Monte-Carlo方法,考虑了多元失效模式,建立了四种功能函数,分别得到每个构件失效概率的区间估计。把单立柱平台作为串连系统来考虑,从而求得体系可靠概率的区间估计。并对影响构件可靠性的因素进行了敏感性分析。