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。     

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。     

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。     

冰荷载对导管架海洋平台的作用研究

介绍了冰荷载的类型和计算方法,并以渤海海洋平台为例,进行了阻塞冰荷载作用下平台整体极限承载力分析,得到了结构抗冰能力曲线。同时,还利用动冰力模型研究了冰激平台振动。     

在线监测技术在导管架平台损伤识别中的应用

叙述损伤识别技术——在线监测技术的原理,以5种不同构造形式的简化导管架平台和北海Claymore CPP导管架平台为例,计算平台考虑初始缺陷和附加水质量后的固有频率,并对平台整体进行非线性倒塌分析以获得结构的极限承载力,以及构件失效对平台极限承载力的影响,旨在检验在线监测技术对于四腿固定式导管架平台的适用性,以及研究不能监测的构件对结构关于极限承载力的重要度,为导管架平台的结构整体安全和风险评估提供有效参考。     

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。     

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。     

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。     

浮式平台全概率谱疲劳分析方法

采用DNV开发的SESAM软件,在研究浮式平台水动力的基础上探究了浮式平台的全概率谱疲劳计算方法。以南海某海域简化的第六代深水半潜式平台为研究对象,建立"GeniE建模—Wadam波浪力载荷及水动力计算—Seatra结构应力计算—Stofat结构疲劳计算"这一系统的浮式平台全概率谱疲劳计算方法。为验证这一计算方法的合理性,计算简化的半潜式平台的疲劳寿命,为浮式平台的疲劳分析提供参考。     

考虑疲劳失效的海洋平台动态可靠性分析

为了实现海洋结构的全寿命周期管理,将平台寿命周期内的动态疲劳载荷随时间的变异性分为载荷的长期变异性和短期变异性两种趋势.载荷长期变异用泊松模型描述,短期变异用连续平稳随机过程描述.提出了一种海洋平台寿命周期内的环境载荷建模的新方法,并给出了考虑疲劳失效的动态疲劳可靠性的分析方法,实现了平台寿命周期内的动态疲劳可靠度计算.通过对南海某平台的实例分析,验证了该方法的可行性.     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

深水导管架平台结构动力推覆分析方法

针对动力放大效应明显的深水导管架平台,将非线性动力分析与传统Pushover相结合,提出动力推覆分析（DPA）方法,用于研究平台结构极限承载能力及倒塌力学行为。提出安定状态的概念,作为平台动力倒塌的临界判据,引入动强度储备比和动载比等指标,建立了完善的DPA评估体系。以某深水导管架平台为例,分别从平台极限承载能力、位移响应以及失效模式3个方面对DPA和传统Pushover方法进行对比分析。结果表明：考虑动力放大效应后,基于DPA评估的平台极限位移增大,强度储备有所降低,相比Pushover方法,评估精度更高;DPA与Pushover方法所得到的塑性分布基本相同,载荷动态效应不会改变平台结构的失效模式;DPA能够更好地反映环境载荷动态历程,有效追踪平台结构的倒塌失效过程。     

深水导管架平台抗台风极限承载能力

针对台风引起的甲板上浪问题,采用API模型与Stokes 5th波原理确立上浪载荷计算方法与流程,基于Pushover分析原理,提出广义储备强度系数GRSR以用于服役平台环境条件改变时的承载能力评估。在此基础上,以某深水导管架平台为研究对象,考虑固支与桩-土非线性作用两种边界约束,计算得到平台设计载荷下端向、斜向与侧向3种方向的承载能力曲线与塑性应变分布,并对其极限承载能力与失效模式的内在关系进行深入探讨;进一步考虑甲板上浪载荷作用对平台进行推覆分析,研究不同上浪高度下平台极限承载与失效模式。结果表明,上浪载荷导致平台极限承载能力降低,当上浪高度达到一定值时,平台塑性区集中于导管架顶部,主控失效模式演变为上部组块侧翻倒塌,这与台风后观察到的平台失效模式一致。研究成果可为中国深水导管架平台抗台风工程提供参考。     

深水海上风机吸力桶导管架基础承载特性

针对海洋深水环境,设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式,并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型,通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现：吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小,四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础;加载高度对四桶导管架基础的水平承载力特性有重要影响,基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小;加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。     

基于实测应变的现役导管架平台疲劳损伤分析

为评估导管架平台剩余疲劳寿命,以南海某现役导管架平台为研究对象,利用电阻应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时程数据,将其乘以应力集中因数可得到节点的热点应力时程数据。采用雨流计数法获得疲劳应力循环幅值和相应循环次数。参照 DNV推荐的管节点S-N曲线,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,得到热点处的疲劳损伤度,并结合海上实测的时间长度,预测导管架平台的疲劳寿命。由结果可知,评价节点的疲劳强度能够满足平台安全性能要求,且基于监测数据的预测寿命低于设计海况下的寿命。     

浅海导管架平台冲刷灾害评估分析

通过对浅海导管架平台桩基冲刷灾害进行定量研究,采用删除弹簧约束及等效桩处理两种方法,运用ANSYS软件的非线性功能,定量评估了桩基冲刷对浅海平台安全度以及对平台极限承载能力的影响,并总结出沿不同角度平台极限承载能力的变化规律,为平台的设计施工和防护提供了可靠依据。     

基于实测的渤海老龄平台冰振疲劳损伤评估方法

针对现有规范缺乏针对海冰引起的结构疲劳损伤的评估方法与建议,基于实测的老龄平台结构冰振响应特征分析结果,在冰厚、冰速、冰向等方面开展数值模拟,建立平台上部振动响应与导管架热点应力间的数学关系,依据安全寿命分析法提出一种基于现场实测的导管架平台冰振疲劳损伤评估方法。选取我国渤海辽东湾Jz20-2海域某导管架平台进行实例分析,针对不同时段的冰振实测数据,采用本方法确定热点应力标准差、循环次数和相应的疲劳损伤,并与谱分析法得到的疲劳损伤进行对比,验证本方法的合理性。     

导管架过渡段数值分析

为降低海上风机导管架基础重量,通过SACS有限元软件对斜撑式过渡段导管架、箱梁式过渡段导管架进行对比,分析两种导管架的杆件强度、泥面变形和承载力。提出一种改进的翼缘式过渡段,在极限载荷下,相对前两种过渡段结构而言,翼缘式过渡段结构应力小、重量轻。研究内容为导管架过渡段结构设计提供参考。