深水大容量吸力筒导管架风机基础设计

为适应海上风电事业逐步向深远海、大容量机组发展的趋势,研发适用于更复杂海洋环境条件的风机基础势在必行。吸力筒导管架式基础因其施工方便、承载能力高、地层适用性广泛等优点,在海上风电基础设计中备受关注。以某大容量海上风机为研究对象,基于常用海工设计软件对结构进行一体化的整体受力特性研究;采用ANSYS软件对过渡段及筒体进行局部强度的计算分析。计算结果表明吸力筒导管架基础满足各项控制指标,具备良好的承载能力与稳定性。研究成果可为后续的深水远海固定式基础设计提供参考。

深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析

考虑到300 m级导管架平台的自振周期与自升式平台极为接近,自升式平台的波浪动力响应分析方法在理论上可应用于深水导管架平台,但应用前需要进行参数敏感性分析,采用SACS软件建立300 m级导管架平台有限元模型,结合JONSWAP波浪谱、利用线性叠加法构造满足高斯性条件的随机波浪;基于时域分析法,进行在随机波浪载荷下的结构动力响应分析;采用Winterstein/Jensen方法计算平台基底剪力和倾覆力矩的最可能最大值,以及动力放大系数;对波浪瞬态变化、模拟步长和时长、随机种子等参数对动力放大系数进行敏感性分析,结果表明,动力放大系数对波浪瞬态变化较为敏感、对模拟步长和时长,以及随机种子极为敏感。采用Winterstein/Jensen方法进行深水导管架平台动力响应分析时,基于敏感性分析得出的参数可获得更合理、准确的动力放大系数。

复杂海域深水栈桥施工关键技术

甬舟铁路西堠门公铁两用大桥主桥为(70+112+406+1 488+406+112+70)m斜拉-悬索协作体系桥,是世界上最大跨度的公铁两用大桥。其中5#、6#墩水深近60 m,20年一遇最大流速为3.18 m/s,20年一遇设计基本风速39.5 m/s,20年一遇平均波高为3.48 m,5#墩附近无覆盖层。针对水深、流急、风大、浪高、裸岩等复杂海域特点,采用导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构组成的深水栈桥,解决了普通“钓鱼法”施工难度大、整体刚度较低,无法抵抗较大的水流力及波浪力作用的问题。本文以5#、6#墩栈桥为例,详细阐述了导管架法施工过程中导管架制作、运输、安装及上部结构施工等关键技术。结果表明,导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构的深水栈桥整体刚度大、稳定性好,抵抗波浪力作用效果显著,且安装时间短,定位精度高,可减少海上作业,提高工效,降低安全风险。

深水导管架滑移装船技术研究

该研究以“海基一号”导管架为例对深水导管架滑移装船进行技术研究,从设备选型布局、拖拉点设计、滑道铺设、码头强度校核、驳船系泊及驳船调载等多个方面进行技术分析,为深水导管架装船提供较为合理的滑移装船技术方案。该项技术能够指导深水导管架滑移装船设计与施工,为深水油气开发建设大型结构物装船领域提供技术基础。

国产S420超高强钢在深水导管架的应用风险分析及应对措施

S420高强钢由于具有高强度、较好的抗断裂韧性、抗疲劳性能等优点,与传统导管架用普通钢材相比,其大规模应用在深水导管架,可以大大减少钢材使用量,有效减轻导管架的总体重量,降低开发成本。目前,国产S420超高强钢并无大规模应用在深水导管架上的先例,其实际的应用效果还无法评估,因此存在一些潜在风险。文章从应用风险及应对措施方面进行探讨,旨在为后续其在导管架平台大规模应用提供可借鉴经验。

深水导管架马鞍口焊接冷裂纹的预防措施研究

首先介绍深水导管架项目中马鞍口节点出现的焊接裂纹类型,其次分析裂纹的产生原因,最后针对此类深水导管架项目提出施工过程中的马鞍口焊接节点裂纹预防措施。通过实施全过程质量管理措施,可以有效避免超级延迟裂纹的产生。

300 m级深水导管架分段建造精度控制工法探讨

深水导管架由于吨位、高度、工作环境等相对于浅水导管架有较大的变化,本文以300 m级导管架建造中其分段建造的尺寸精度控制为案例,阐述了300 m级深水导管架尺寸精度控制在结构分段预制的主要工法,主要包括导管及拉筋接长、花片预制、井口片预制、水平片预制、导管架预制风险点分析及应对措施,并分析探讨深水导管架尺寸控制预制阶段的重点及难点。

300 m级深水导管架总装精度控制工法探讨

本论文以300 m级导管架建造总装的精度控制为案例,分析了深水导管架总装尺寸控制的重点及难点,阐述了导管架三维坐标控制网的建立与维护、深水导管架基础测量、导管架总装尺寸控制等总组精度控制方法;分析了导管架总装井口尺寸同心度以及沉降、地球曲率、温度等对导管架的影响及应对措施,为建造大型导管架的总装尺寸控制提供了宝贵的经验。

深水导管架海洋平台随机疲劳寿命可靠性分析

简述基于谱分析方法的深水导管架海洋平台疲劳寿命可靠性理论,以200 m水深导管架海洋平台为研究对象,将随机波浪载荷的长期分布假设为由应力范围服从Rayleigh分布的短期海况组成。采用有限元方法,通过对深水导管架海洋平台施加时间域规则波来确定传递函数,并以此由波浪谱导出各计算点处的应力谱。根据Miner线性疲劳累积损伤理论及结构可靠性理论,对平台进行疲劳可靠性分析,并与等效Weibull分布方法计算结果进行对比。两种方法的计算结果均表明,导管架过渡段到水面以下第二层之间杆件疲劳可靠性指标相对较小,基于等效Weibull分布方法的计算过程较简洁,但计算结果较谱分析方法偏于保守,建议采用谱分析方法对平台疲劳可靠性进行详细分析。

基于谱分析法的深水导管架平台疲劳寿命可靠性分析

以200m水深导管架平台为研究对象,采用有限元方法对各疲劳子工况下平台的动力响应进行分析,确定了计算点处的传递函数,并计算出相应的应力谱;根据Miner线性疲劳累积损伤理论及结构可靠性理论对平台的疲劳寿命可靠性进行了分析;对泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法在深水导管架平台动力分析中的适用性进行了分析。对于深水导管架平台,采用泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法存在较大误差,进行动力分析时须采用桩-土耦合模型;波高较小海况下,平台结构应力谱对应于波浪主频率的峰值较小、对应于平台前两阶固有频率的峰值较大,后者是导致平台疲劳破坏的主要原因;导管架过渡段到第三水平层之间节点及泥面处节点的可靠性指标相对较小。

基于疲劳可靠性优化设计的深水导管架平台多级模糊选型

分析深水导管架平台方案优选的系统决策问题,给出四种初始设计方案,将基于谱分析方法求得平台的系统名义疲劳可靠性指标作为一项关键约束对平台方案进行优化。根据优化后各方案的最优结构性能参数,综合考虑影响深水导管架平台选型的各种因素,由二元对比方法确定影响因素的权重以及相对隶属度,最终采用三级模糊优选方法对优化后的方案进行模糊优选,并以200m水深导管架海洋平台作为实例进行分析。结果表明,与传统分析方法相比,先由优化分析得到各初始方案的最优结构性能参数,可以为模糊选型提供准确的定量化指标,减少了模糊因素,更有利于对深水导管架平台设计方案做出合理的评价。

较深水导管架对接水下井口基盘的关键技术研究及工程应用

根据较深水油田开发方案的需要,油田采用井口基盘进行预钻井,然后安装导管架对接井口基盘,该方法可以有效缩短海上油田的开采投产期,加快投资回报速度,又降低了海上安装工程费用,节省油田总体开发成本。但深水导管架与水下井口基盘的对接安装精度要求高、难度大、风险高,如何安全、高效地开展导管架与水下井口基盘的对接技术,是深水区块所面临的重要课题之一。结合文昌19-1项目WHPC导管架的海上安装方案并通过理论分析,介绍了较深水导管架与水下井口基盘对接的关键技术。WHPC导管架海上对接安装的工程实践成功验证了导管架与水下井口基盘对接安装方案的可靠性,对后续类似深水项目具有一定的参考借鉴意义。

300 m水深级深水导管架拖航分析方法

由拖航驳船与导管架运动耦合分析得出船体变形,分别考虑静水、中垂、中拱变形与运动产生的惯性力荷载共同作用,从而得到导管架拖航运动过程中的结构受力,该方法改变了常规算法中刚性船体的假设,充分考虑船体柔性产生的变形,即为柔性船体法。计算结果表明,300 m水深级导管架刚性船体与导管架变形匹配性差异产生了较高的位移荷载,已无法满足深水导管架设计需要;而应用柔性船体法高应力杆件数量明显减少,高应力杆件集中出现的区域应力下降约30%,变形趋势更为平缓,分析提出的柔性船体法更适用于300 m水深级导管架拖航分析。

大型离岸深水导管架码头结构选型

为适应港口大型化深水化的发展,实现适用于-20～-30m水深海域的导管架式集装箱码头结构的位移和极限承载力计算分析和选型研究,通过分析结构内力和变形特征,对结构进行层间高度、去掉横撑、增加斜撑横截面厚度(外径或内径不变)和面积(厚度不变且增大半径)等一系列调整,比较分析不同调整方案对结构总体刚度及其极限承载力的影响.结果表明,从上往下增大导管架层间高度有利于提高结构总体刚度;去掉横撑对结构的总体刚度影响不大;在耗钢量相等的情况下,增大截面面积的方案对总体刚度的提高最大,但对极限承载力的提高不及增大截面厚度的方案,建议采用9腿柱导管架、X型斜撑、层高从上往下逐渐增大的结构单元,并采用增加截面厚度、外径不变的方法代替横撑,在耗钢量相等的情况下可提高结构总体刚度和极限承载力.

大型导管架的装船分析

装船工况是桩基式平台导管架安装分析的重要组成部分，随着桩基式平台水深增加和结构形式的复杂化，拖拉装船过程对主结构的部分构件成为主控工况，设计理念也在不断扩展。结合近年来若干工程项目的实际事例和摸索出的实践经验，针对深水导管架工程，对不同结构形式下分析方法进行了阐述，旨在拓宽设计思路，满足深水工程不断发展中的新要求，解决设计中的难点。

文昌油田深水导管架安装技术

通过介绍文昌油田 13- 1/13- 2导管架海上安装的关键过程 ,总结了导管架海上安装成功的经验和失败的教训 ,并借鉴SAIPEM公司先进的施工方案 ,提出深水导管架安装的施工技术 。

南海浮托安装纵荡限位装置设计

针对南海浮托安装就位难题,设计新型浮托安装纵荡限位装置(纵荡挡板),该装置安装于导管架进船侧桩腿上部,实现组块浮托安装快速就位,保持组块对接过程中组块对接装置插尖位置的稳定。与以往同类项目就位方式相比,采用纵荡挡板限位可以缩短浮托安装就位时间,提高安装船舶限位能力,提升整体浮托安装效率,并显著降低作业风险。

深水导管架的焊接质量控制

全世界海洋石油工业高速发展,作为海洋石油工程结构物的深水导管架相较于陆地钢结构,具有服役环境更加恶劣、钢材强度更高、结构形式更为复杂的特点,对焊接质量的要求也更为严苛。以东海某导管架为建造实例,深入探讨深水导管架的焊接质量控制。

阶梯式防沉板在深水导管架安装中的应用

结合项目设计经验,阐述阶梯式防沉板在导管架安装中的应用。根据导管架场址表层土特性,分别介绍阶梯式防沉板在砂土和黏土中的设计要点。针对不同的表层土特性对阶梯式防沉板的设计给出建议:当表层土为承载能力较强的砂土时宜选用面积较小的三角形防沉板;当表层土为承载力较差的黏土时则需选用面积较大的矩形防沉板;对于水平度较差的黏土场址还应辅以局部场址处理的方法。

导管架滑移下水初始状态选择与影响因素分析

随着水深和组块重量的逐渐增加,越来越多深水导管架采用滑移下水的方式安装。本文结合南海某导管架滑移下水设计实例,阐述了下水驳船初始状态各参数选取原则,分析了其他参数和导管架结构对导管架下水姿态的影响,对导管架滑移下水分析具有一定的指导意义。