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。     

自升式平台独立桩靴结构强度分析方法

自升式平台的桩靴对平台的稳定就位起着关键作用。以自升式平台桩靴为研究对象,基于大型有限元软件SESAM,研究平台在各种载荷作用下的桩靴承受载荷的特点和桩靴强度失效形式,分析CCS和ABS两种规范计算桩靴强度的方法和基本原理,并分别按照两种规范计算其不同工况下的结构强度。对比两种规范的应力分析结果,供工程技术人员设计参考。     

基于整船简化梁系分析方法的自升式平台圆筒形桩腿强度评估

自升式平台站立状态时的桩腿结构强度需同时兼顾屈服失效与屈曲失效的影响。对圆筒形桩腿结构,屈曲是相对更易于达到临界状态的失效模式,而桩腿屈曲失效导致的平台整体后果是极其严重和不可接受的。参考美国船级社规范,并基于整船简化梁系分析方法,对某多功能自升式工作平台站立状态时的圆筒形桩腿结构进行强度评估,并基于桩腿屈服和屈曲强度评估结果给出桩腿和平台整体设计的相关建议。     

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。     

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。     

海上自升式钻井平台插桩阶段桩靴承载力计算

为了准确预测海上自升式钻井平台插桩阶段贯入深度,引入流-固耦合理论,建立了饱和黏土条件下土-桩靴系统的有限元模型,利用该模型对桩靴贯入均质与非均质黏土时的桩靴承载力系数进行了数值计算。结果表明,桩靴承载力系数的大小主要取决于土体强度和桩靴贯入深度：对土体强度非均匀系数较低的土体,桩靴承载力系数与桩靴贯入深度正相关,而土体强度非均匀系数较大的土体桩靴承载力系数与桩靴贯入深度呈负相关;当桩靴贯入深度为20 m左右时,桩靴的极限承载力系数为10.30（不考虑土体回流作用）和12.25（考虑土体回流作用）。给出了插桩过程中桩靴承载力的计算方法,并利用此方法计算了渤海5号平台在特定土质条件下桩靴的贯入深度,提出的计算方法由于考虑了整个插桩过程中土-桩靴相互作用、土体的非线性特性、桩靴底面的端阻力和桩靴侧面阻力等影响,预测的桩靴贯入深度更为合理,与传统计算方法的结果相差20%左右。图9表2参25     

一座海洋平台改造的强度分析

对一座海洋平台改造前和改造后各种工况进行了结构强度计算．对摩擦桩与平台主体之间的不同连接方式进行比较，分析了考虑风冰载荷下发生桩靴滑移时桩腿的应力变化情况。为该平台的改造与工作状态下的强度安全评估提供了重要的参考。     

自升式钻井平台就位时老脚印对桩靴性能的影响分析

由于受到老脚印影响,自升式钻井平台在老脚印附近位置就位时桩靴不可避免地要受到变化的偏心荷载作用,严重威胁着平台的就位作业安全。对自升式钻井平台在老脚印附近位置就位过程中桩基土体破坏机理受老脚印的影响进行了分析,在此基础上,根据桩靴不同阶段的受力特征将就位过程抽象为4个阶段,并以这4个阶段为4种不同的工况,对老脚印对桩靴结构性能的影响进行了分析。结果表明,自升式钻井平台就位过程中桩靴着力一侧桩腿、弦杆连接区杆件的应力较高;随着桩靴不断压入地层,桩靴底部承载面积增大,桩靴内部构件所受剪切应力显著减小:桩靴压桩至原有老脚印底部,受地层水平向强度分布不均的影响,较硬地层一端的组合应力并未因桩靴与桩基土体接触面积的增大而减小,相反由于端部硬地层的作用而大幅度增大,就位作业时应予重视。     

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。     

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     

自升式钻井船桩靴建造工艺研究

桩靴是自升式钻井船主要受力结构之一,位于桩腿的下部,桩靴的作用是在钻井船升船状态时,作为支撑在桩腿与海底之间的基础。在升船状态下,整个船体以及桩腿的重量都通过3个桩靴传递到海底,桩靴的使用功能和受力特点决定了桩靴结构强度高,底部投影面积大,形状不规则。本文综合考虑了桩靴的使用功能和受力特点,抓住桩靴建造过程中的关键控制点,结合项目实施经验,对桩靴建造工艺在200英尺(60.96 m)自升式钻井船项目中的运用进行了总结分析。     

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。     

海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学研究

海洋自升式平台在桩腿下放、拔起以及迁移过程中,桩靴与海底会发生碰撞接触的情况。为此,研究了海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学分析方法,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立桩靴-海底有限元模型,研究不同速度和不同碰撞角度下桩靴碰撞海底动力学特性。研究结果表明,刚碰到海底时桩靴顶板、壳体和骨架应力集中在中心区域,隔板应力分布比较均匀;随着碰撞时间的延长,桩靴壳体底部应力逐渐变大,顶板、隔板和骨架应力逐渐变小;随着碰撞速度的增大,桩靴最大应力发生的时间依次提前,速度小于3.0 m/s时桩靴的最大应力均在屈服强度之内;桩靴与海底碰撞角度越大,桩靴的最大应力也会增大,在速度为1.5 m/s、角度为3°时桩靴应力达到屈服强度。相关研究成果可为桩靴的设计校核与作业技术提供参考。     

自升式平台桩腿开孔后的强度分析

通过建立自升式平台的开孔桩腿有限元模型,对桩腿开孔时在自存和作业工况下的应力进行了计算,并对开孔后桩腿结构强度与屈曲强度进行了校核。计算结果表明,开孔后的桩腿符合安全规范。     

海洋石油944自升式钻井平台大桩靴管路布置方案

由于陆地油气资源有限,海洋储量丰富而且已探明和开采数量只占总储蓄量的极少部分,又有各国加紧争夺海洋资源为背景,包括海洋石油钻井平台在内的各种海洋工程船舶及设备的建造需求日益增长。海洋勘探开发日益向深水推进,自升式钻井平台发展尤为迅速。在目前国际上比较主流和成熟的自升式钻井平台的设计中,海洋平台944为了适应更为疏散的地质条件,首次采用大桩靴方案,同时为优化桩靴冲桩和拔桩效率,改进了冲桩喷嘴的安装、维护及更换方案,优化冲桩管路布置,减少削弱桩靴结构强度、增加操作人员进入桩靴的通道及空间,在节省管路材料减轻重量的同时,又便于操作及维护。     

基于ALE法分析桩靴插桩对邻近基桩承载力的影响

大型自升钻井船通常在距采油平台较近的区域内工作,因此桩靴的贯入过程对邻近基桩的变形及承载能力可能会造成一定程度的影响。首先研究了利用动力算法计算基桩承载力的可行性,并将结果与静力算法和API规范计算方法进行比较;之后采用了ALE方法模拟了桩靴的贯入过程,揭示了土体强度、ALE模型边界尺寸、网格尺寸和土体弹性模量对桩靴最大贯入深度的影响,并确定出最优的计算方案。结合上述分析,采用最优计算方案研究了桩靴贯入对基桩承载力的影响程度,分析桩靴贯入对不同间距邻近基桩承载力的影响。分析认为,桩的径向网格数量取8、桩四分之一周方向网格数量取4、加荷速度控制在0.1 m/s时可以在准确计算基桩竖向承载力的同时最大限度节省计算资源;桩靴贯入后,基桩承载力会在一定程度上上升,上升程度随桩靴和基桩间距的增加而降低。     

西非海上自升式钻井平台提高拔桩效率的方法与措施

西非几内亚湾OML-12X区块内自升式钻井平台插桩入泥深度过大,在钻井作业之后平台拔桩十分困难,有时甚至会出现拔桩过程中破坏平台主体结构而造成巨大的经济损失的问题。通过分析,将自升式钻井平台的拔桩过程分为克服桩靴吸附力和克服上行阻力2个阶段,利用吸盘效应理论对桩靴吸附力的产生机理进行了分析,同时对减小桩靴上行阻力的有效途径进行了探讨,提出了2种提高拔桩效率的方法,即对桩靴下部地层充分水化分散和灌注表面活性剂促进内外压力的联通。现场实践表明,本文提出的方法比较符合实际情况,能够有效指导海上自升式钻井平台拔桩实践,提高拔桩效率和安全性。     

非连续压载下黏土层中桩靴承载力变化规律

设计了一套自升式钻井平台大桩靴插桩模型试验装置,通过改变桩靴加载过程中的加载速度,观测桩靴承载力与加载速度之间的关系,探讨非连续压载工况下软黏土层中桩靴承载力的变化规律和发生快速下沉的原因。研究结果表明:在软黏土层中桩靴会发生快速下沉现象;土体固结导致土体抗剪强度增加,从而产生的"人工硬层"是桩靴发生快速下沉的主要原因;加载速度对桩靴下沉有较大影响,加载速度越快,桩靴越容易发生快速下沉,因此在工程实际操作过程中可通过降低压载速度来减小穿刺发生的风险。     

自升式平台桩靴滑移实时监测技术研究——以罗布雷300型平台为例

以发生损伤的罗布雷300型平台为例,建立了自升式平台的整体有限元模型和桩腿-导向板接触区的局部模型,分析了桩靴滑移产生的桩腿结构各处的位移、倾斜角度及船体上下导向板处的载荷、升降装置载荷和桩腿半圆板的应力接近或达到材料弹性极限时导向板各结构的应力应变状态,提出了监测平台桩靴滑移的位移测量和应变测量技术。结果表明,桩靴滑移时下导板以下桩腿发生明显倾斜,升降装置载荷超过额定载荷,在导向板肋板处有应变变化较为缓慢的区域,可以通过应变反算桩腿-导向板接触载荷。     

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。