海洋平台-摇摆柱结构体系设计方法验证

以JZ 20-2北高点海洋平台-摇摆柱结构体系设计方法为基础,在同等冰力工况作用下,检验此设计方法在对应不同海洋平台刚度下动力响应降低的有效性,结果证明:海洋平台在某一刚度范围内时摇摆柱能有效发挥减振作用。在此刚度范围内,以渤海JZ 20-2MUQ平台为基础,依据JZ 20-2北高点海洋平台-摇摆柱结构体系设计方法设计摇摆柱及连接杆,利用有限元软件ANSYS计算分析JZ 20-2MUQ海洋平台-摇摆柱结构体系在冰力荷载下的动力响应,结果发现此结构体系减振效果明显,证明了该设计方法对渤海湾导管架式海洋平台是有效的。

海洋平台-摇摆柱结构体系冰激振动试验

海洋平台-摇摆柱结构体系是一种新型结构体系,能够有效地控制海洋平台在冰荷载作用下的动力反应,同时可以和多种消能减振装置相结合,进一步提高结构耗能能力。通过采用ANSYS对模型方案进行优化,研究冰荷载作用下,连接杆数量、位置和摇摆柱直径对海洋平台抗振性能的影响,分析发现连接杆数量越多、摇摆柱直径越大,减振效果越好。考虑到摇摆柱与海洋的接触面积以及结构的经济性,方案3(摇摆柱直径为360mm、连接杆4根)可以达到较好的控制效果。模型以JZ20-2北高点海洋平台为基础,按照方案3制作1∶10的缩尺模型。通过原海洋平台和海洋平台-摇摆柱结构进行对比分析,发现海洋平台增设摇摆柱是一种有效减振措施。

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.

基于自复位摇摆柱的海洋平台摇摆结构抗振性能研究

在JZ20-2北高点井口平台加设带浮箱装置的摇摆柱,利用ANSYS有限元软件对整体结构进行了地震荷载作用下的仿真分析,计算分析了不同摇摆柱刚度、不同浮箱位置、不同浮力等情况下平台节点最大位移和最大加速度反应.数据分析表明,摇摆柱刚度是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,浮箱可以有效地减小海洋平台动力反应,具有一定的减振效果.

内置摇摆柱的海洋平台结构冰激振动有限元分析

在海洋平台-摇摆柱结构抗冰体系的基础上,提出导管架式海洋平台-内置摇摆柱组合结构,研究内置摇摆柱对海洋平台的振动控制,提高海洋平台的整体稳定性和抗振性能。以渤海辽东湾的JZ20-2北高点井口导管架式海洋平台为例,通过有限元软件ABAQUS计算分析海洋平台-内置摇摆柱组合结构在冰激荷载作用下的动力响应,结果表明挤压冰作用下平台下层甲板节点处的最大加速度及位移分别降低29%、27%,内置摇摆柱作用效果显著,说明在冰荷载的冲击下海洋平台内部放置摇摆柱能起到很好的控制效果,平台结构的变形更加均匀,耗能减振目的实现的同时保证了平台的可靠性、耐久性和安全性,为海洋平台抗冰设计方法提供一种新途径。

刚度对海洋平台-摇摆墙体系抗震性能的影响研究

提出一种海洋平台-摇摆墙新型结构。首先,采用导管架式海洋平台的简化模型,在其侧方施加摇摆墙,分析了摇摆墙的刚度对海洋平台-摇摆墙结构自振频率的影响;其次,变换海洋平台的层间刚度,对如何更好地发挥结构整体的耗能性能进行研究。研究结果表明,结构自振频率随着摇摆墙刚度的增大而增大,其第一自振频率收敛于某一定值,其第二自振频率趋于无穷;适当调整层间刚度比可更好的增加海洋平台结构耗能性能,增强海洋平台-摇摆墙结构的抗震能力。

海洋平台——摇摆柱减振体系中连接杆优化研究

摇摆结构体系是最近几年发展起来的新型结构,研究表明摇摆柱施加于海洋平台上可有效降低平台的动力反应。基于摇摆柱体系的新型海洋平台结构形式,以JZ20-2北高点井口平台为例,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行了地震作用和冰力荷载下的数值仿真分析,计算了摇摆柱与海洋平台之间的连接杆在不同刚度、不同数量时的平台结构位移和加速度反应。分析结果表明,连接杆的刚度和数量对海洋平台结构的位移和加速度反应有较大影响,当其达到某一值或在特定范围内时,对海洋平台振动的控制效果最为明显,为海洋平台——摇摆结构体系的实际应用提供了理论依据。

基于摇摆柱的海洋平台稳定承载能力分析

研究基于摇摆柱的JZ20-2北高点井口平台弹塑性整体稳定分析,发现影响结构稳定性能的因素,优化海洋平台结构体系。应用ANSYS有限元软件,比较有无摇摆柱下海洋平台稳定承载能力,发现存在摇摆柱的海洋平台稳定承载能力有明显提升。同时改变连接杆、摇摆柱刚度(线刚度),利用ANSYS特征值屈曲分析得到承载力变化规律,发现随着连接杆、摇摆柱刚度(线刚度)的增大,海洋平台稳定承载力皆有不同程度提升,但提升有逐渐变缓的趋势。最后在保证结构稳定承载力的前提下,利用ANSYS屈曲分析,定量的给出合理的海洋平台与摇摆柱刚度比,为结构体系优化提供基础。

海洋平台摇摆柱体系摇摆柱构造试验研究与数值模拟

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,制作了4个方钢管组合型混凝土构件。试验研究了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;数值模拟了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在相同试验条件下的破坏形态和荷载-位移曲线。对比试验结果和数值模拟结果发现,截面中增加工字型钢可以有效地增强钢管混凝土试件的抗剪承载力和变形能力;利用本文建立的有限元模型可以很好地模拟钢管混凝土的破坏形态、开始后弹性阶段和屈服阶段的荷载-位移曲线;对于有焊缝的钢管混凝土组合结构,增加焊缝强度可以提高结构的整体抗剪性能。

基于摇摆柱的海洋平台动力稳定性分析

研究基于摇摆柱的JZ20-2北高点井口平台在地震作用下的动力稳定性.应用ANSYS有限元软件,比较有无摇摆柱下海洋平台动力稳定承载能力,发现存在摇摆柱的海洋平台动力稳定承载能力有明显提升;随地震波加速度峰值增大,结构局部产生较大位移,结构临界失稳;不同地震作用下,地震作用越强,结构动力稳定临界荷载越低.通过改变连接杆、摇摆柱刚度,发现随着连接杆、摇摆柱截面面积的增大,结构动力稳定临界荷载相应提高.对于存在初始缺陷的平台结构,结构动力稳定临界荷载显著降低,并随着初始缺陷的增大,结构的动力稳定性临界荷载值越小.

基于摇摆柱的海洋平台弹塑性分析

主要对基于摇摆柱的海洋平台进行低周往复分析和静力推覆分析,采用Pinto钢本构,运用Ansys建模进行仿真分析,采用静力推覆法模拟冰力,研究新型基于摇摆柱的海洋平台抗震性能并与原海洋平台进行对比,分析基于摇摆柱的海洋平台和原海洋平台的弹塑性性能和极限承载力性能.

海洋平台摇摆柱体系摇摆柱构造试验研究与数值摸似

上部大跨空间桁架结构与下部混凝土支承结构体系是常见的大跨结构形式。对于此类混合结构体系,通过整体建模进行此类混合结构的计算分析以揭示其静动力特性非常有必要。本文通过对比武汉银河汇主人口屋盖工程的单独计算结果与考虑下部混凝土支承结构协同工作的整体计算结果,得出考虑协同工作与不考虑协同工作两者在周期振型、支座反力、杆件内力、单元应力和构件位移等方面均存在差异。

海洋平台结构随机动力响应谱疲劳寿命可靠性分析

对随机波浪荷载作用下海洋平台结构动力响应和疲劳寿命评估理论作了简要叙述,通过对某深水导管架平台经损伤加固维修后整体结构的随机动力响应分析,应用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论,进行了导管架结构构件和管节点的详细疲劳寿命评估,计算模型充分考虑了对平台结构动力性能和疲劳寿命有着显著影响的附属结构和质量,以及结构-桩-土的相互作用.计算结果表明,海洋平台结构的一阶模态对动力响应起主导作用;与受损构件相连接的构件疲劳寿命与损伤前相比有明显的降低,但都满足设计使用要求;频率数和频带宽的合理选取对随机波浪动力荷载作用下结构的响应有着显著的影响.

大型海洋平台基础结构有限元分析

某大型海洋平台基础采用平台板+桩基础组合形式,承台面为椭圆形,台面尺寸为147.6m×99.0 m,平台板为混凝土板和钢梁组成的叠合梁板结构。该工程地处世界三大强潮海湾之一,所受荷载与当地地质条件均较复杂。介绍了应用有限元对其进行结构分析的实施方法及过程,采用弹性抗力法考虑了桩-土共同作用,重点探讨了钢梁加混凝土厚板组成的叠合梁的有限元模拟方法。通过对比分析,提出了计算结果精度高、可操作性强的叠合梁有限元模拟方案。有限元分析结果表明,该平台钢管混凝土桩与钢梁均满足材料强度要求,但在施工阶段,桩内存在拉力。

基于“板-梁”耦合技术的自升式海洋平台碰撞性能研究

随着世界各国对海洋资源开发的不断重视,各种海洋能源开发装备不断研发与应用,船舶与海洋平台碰撞的事故越发频繁.开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对更好地开展平台耐撞结构设计具有重要意义.由于海洋平台结构庞大且复杂,对其开展整体碰撞性能研究时,需要对模型进行合理简化.文中基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,以简化建立自升式海洋平台的碰撞模型.利用该技术分析了平台遭遇5 000 t补给船撞击下的动态响应,从损伤变形、碰撞力、能量吸收等方面对自升式海洋平台结构碰撞性能进行研究.研究结果表明:船舶与海洋平台碰撞具有明显的局部特征,碰撞区域的弦杆和撑杆均发生了较为明显的弯曲变形,且撑杆为主要的吸能构件,可见,适当增加碰撞区域撑杆的强度,可以有效提高平台的碰撞性能.

三用工作船与平台桩柱侧碰时船体结构的动力响应分析

侧碰状态是三用工作船与海上平台桩柱碰撞中最危险的工况之一.文中采用结构有限元分析对侧碰状态下船体碰撞区的结构动力响应进行时域数值仿真,对侧碰过程中船体结构损伤变形的动态变化、碰撞能量的转换、造成船体结构破坏的主要原因、结构破坏特征与破坏形式、碰撞区不同结构抵抗撞击力所起的作用等进行观察,并对侧碰工况下船体结构碰撞损伤的力学机理进行研究.数值仿真结果表明:碰撞引起的船体结构损伤表现出一种明显的局部影响特征,结构的损伤主要发生在碰撞区内和附近区域,远离碰撞区域的构件受碰撞作用的影响很小;发生侧碰造成结构破坏时,撞击船运动动能主要转变成为以碰撞区舷侧结构的拉伸、弯曲、褶皱、结构破坏等为表现形式的舷侧结构内能,碰撞区平行结构组比垂向结构组承担了更多的碰撞载荷.

海洋钻井平台将军柱吊机十字头轴承的应用技术分析

将军柱式吊机在海洋石油钻采平台上广泛应用,其所特有的十字头轴承结构是实现吊机自由回转的核心部件,是日常检修维护的重点工作。本文首先介绍十字头轴承的结构原理及两种典型的十字头轴承的结构形式,接着对典型的十字头轴承故障案例进行分析,然后针对某品牌的将军柱吊机十字头轴承给出了修复及更换技术要点,最后结合理论与一线作业经验提出十字头轴承的结构优化建议。

挤压冰荷载作用海洋平台-摇摆柱组合结构试验研究与有限元分析

在导管架海洋平台的基础上,提出了一种在海洋平台上施加摇摆柱的海洋平台-摇摆柱组合结构以对海洋平台进行减振控制,提高海洋平台的防灾减灾能力。通过1∶10缩尺试验对冰荷载作用下海洋平台-摇摆柱组合结构进行研究,分析发现海洋平台-摇摆柱结构具有较好的减振效果,以实测冰荷载时程Push3为例,下层甲板峰值加速度和位移依次减小30. 85%和24. 47%,摇摆柱作用效果明显。对海洋平台-摇摆柱结构连接杆应变分析发现,连接杆受力由下到上依次增大,下部连接杆受力最大。结合ABAQUS有限元软件对海洋平台进行建模受力分析发现,试验结果与有限元法模拟结果的误差基本可控制在15%以内,说明ABAQUS可有效模拟海洋平台抗冰激性能,为进一步深入研究提供了一种有效手段。

四柱结构波浪绕射模型试验研究

张力腿平台的支撑结构由四根直立圆柱构成,四根支撑圆柱周围波面高度的计算对张力腿平台结构安全以及气隙设计具有重要意义。采用模型试验的方法对四柱结构的波浪绕射问题进行研究。试验中对柱体附近多个位置处的波面高度进行测量,通过对测量数据的统计分析,得到一阶和二阶水面波高分量幅值。为了验证绕射理论在计算波面高度上的适用性,试验结果与数值模拟结果进行了对比。通过对比发现,即使波陡较大的情况下二阶绕射理论也可以很好地对波面高度进行模拟。同时,对发生在多柱结构内部的重要近场干涉现象也进行了观测。在特定的入射频率下,试验中观测到四柱结构内部流体发生明显的共振运动。

半主动TLCD对固定式海洋平台的离散神经网络滑模控制

主要研究了半主动调液柱型阻尼器(TLCD)对固定式海洋平台的离散神经网络滑模变结构控制方法。首先建立了平台结构-TLCD控制系统微分方程及其离散化状态空间表达,然后阐述了基于神经网络的滑模变结构控制的基本算法和控制策略,最后应用该神经网络滑模变结构控制策略对一个已建成的实际海洋平台结构的TLCD半主动控制问题进行了数值仿真分析。仿真分析的结果证明了该方法的有效性。