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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

非对称半潜式重型起吊平台总体屈曲强度评估

介绍了非对称式半潜起吊平台SSCVII平台的结构特点,按照ABS规范,采用直接计算法对总体结构的屈曲强度进行了评估。通过建立总体有限元模型,分析了在静水工况、风暴自存工况、正常工作工况、拖航工况、破损工况五种工况下总体结构的屈曲强度,为以后同类平台的总体屈曲强度分析提供借鉴。     

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。     

穿刺工况自升式平台动力灾变特性

针对穿刺引起的自升式平台结构损伤问题,系统研究其动力灾变行为。考虑损伤积累对刚度衰减影响提出构件失效准则,在定义结构抗力和地基抗力基础上提出穿刺工况下平台结构失效准则,以121 m桁架式自升式平台为研究对象,考虑构件损伤演化及桩土动力耦合作用建立平台整体分析模型,并从入泥承载力、损伤影响、约束条件3方面验证了模型适用性;进一步基于整体失效准则开展穿刺工况下平台动力灾变演化模式研究。结果表明：构件损伤演化降低了平台极限承载能力并影响其整体灾变演化规律,CEL法可以有效模拟复杂土层桩土动力耦合作用;穿刺工况下平台失效模式受结构抗力和地基抗力共同影响,其演化规律为未穿刺桩腿与桩靴连接区域杆件由于船体倾斜产生较大弯矩发生塑性变形,随着穿刺深度的增加进一步演化为上下导向块区域桩腿杆件屈曲变形,这与穿刺工况下观察到的桩腿失效模式一致。     

自升式海洋平台桩靴裂纹工程临界评估(ECA)

采用理论和数模计算相结合的方法对某深水自升式海洋平台桩靴裂纹的安全性进行工程临界评估:依据BS 7910导则中提供的理论公式进行桩靴裂纹的断裂韧性估算;在Abaqus软件中建立桩靴的有限元模型,依据BS 7910导则对桩靴裂纹进行简化,利用3D高级裂纹扩展行为分析软件Zencrack插入裂纹,并嵌入Abaqus进行计算,通过计算桩靴在不同方向上的极限承载力完成裂纹的断裂评估;计算裂纹在多次撞击下的裂纹扩展完成疲劳寿命的预测,并给出评估结论和建议。     

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。     

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。     

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。     

桁架自升式钻井平台桩腿结构在位分析

介绍了建立桁架白升式平台有限元模型的过程,对关键部位(主船体、桩腿与主船体的连接部位、桩靴和土的相互作用)的模拟方法进行了阐述,给出了非圆形截面桁架式桩腿水动力系数、惯性力和P-Delta效应的计算方法.利用SACS软件对某桁架自升式钻井平台桩腿结构进行了在位分析,得到了环境栽荷、惯性力、桩靴反力和桩腿构件的UC值,结...     

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。     

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。     

深水半潜式钻井平台总体强度分析

以某新型第六代深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动,采用谱分析法确定设计波参数,进行了自存、作业等装载情况下21个波浪工况的波浪载荷预报,并建立三维有限元模型完成了平台结构总体强度分析。结合波浪载荷预报及结构分析结果,提出了计算工况选取原则及控制总体强度的关键因素,可为今后深水半潜式平台的结构设计、总体强度分析、选取疲劳强度典型节点及形式优化提供参考。     

深水半潜式钻井平台总体强度计算技术研究

为研究深水半潜式钻井平台总体强度计算技术,以3000m深水半潜式钻井平台为实例,分析考虑的载荷工况包括拖航、操作和生存3种工况,根据这3种工况计算设计波参数,并通过计算获得在这3种工况下的波浪载荷。在建立了深水半潜式钻井平台的总体结构模型后,对结构模型施加设计波浪载荷,通过有限元计算分析,获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,为结构总体强度的评估提供了依据。     

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     

深水半潜式钻井平台冗余强度评估

为评估深水半潜式钻井平台冗余强度,应用SESAM软件,建立了深水半潜式钻井平台破损结构的有限元模型,并依据生存工况计算设计波参数,通过计算获得生存工况下六种波浪载荷。然后再将设计波浪载荷施加到结构模型上,通过结构有限元计算分析获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,通过对比完整结构与破损结构的最大应力的变化,对半潜式钻井平台的破损强度进行了评估。