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张力腿安装及在位状态受力分析与强度评估王世圣;谢彬【摘要】张力腿用于系泊TLP平台,为TLP系统的重要组成部分。
设计要求必须进行安装和在位分析,以保证平台的安全性。
张力腿在安装下主要承受波浪和流载荷作用,而在位状态还要受到平台偏移的影响。
为准确计算张力腿内力,建立了张力腿安装和在位状态下的有限元模型,采用时域分析的方法进行分析。
根据张力腿的实际结构,考虑了多种载荷,包括风、流、波浪、静水力和重力的影响。
对张力腿内力进行了数值计算。
计算结果给出了张力腿在不同状态下的最大内力,并依据规范对张力腿的总体强度进行评估。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2018(005)005【总页数】6页(P327-332)【关键词】平台;张力腿;外载荷;内力分析;强度评估【作者】王世圣;谢彬【作者单位】[1]中海油研究总院有限公司,北京100028;[1]中海油研究总院有限公司,北京100028;【正文语种】中文【中图分类】U656.60 引言TLP是一种典型深水浮式平台，因采用一组张紧钢管系泊，所以又称为张力腿平台。
无论在安装还是在位状态下，张力腿必须始终保持受拉状态，张力腿预张力在安装时依靠浮筒产生浮力张紧，在位状态下由平台浮体的剩余浮力提供。
张力腿在安装和在位状态下，由于风、浪、流环境载荷的作用，将产生大幅度的偏移，作用在张力腿上的张力随平台偏移而增大，同时产生截面弯矩。
在TLP系统中张力腿是平台的重要组成部分，设计要求其必须满足规范要求，以保证平台在安装和在位状态下的安全性。
以南海油气田为目标完成了TLP设计。
为验证TLP张力腿的设计是否满足要求，本文采用有限元法，分析了安装和在位状态下的偏移和所承受的张力和弯矩，对影响张力腿张力的因素进行了讨论，最终依据规范API RP 2T[1]对张力腿的强度进行了评估。
1 张力腿的安装分析TLP系统主要由浮体、张力腿和立管构成。
TLP的安装过程分为两个阶段，首先是张力腿预安装，通过安装船按设计长度将张力腿安装在海底地基上，张力腿底部依靠专用连接接头与基座连接，张力腿自由站立状态靠顶部安装浮力筒提供预张力，为防止张力腿相互干涉，一般用钢缆连在一起。
波浪力计算公式波浪力是描述海浪对海岸或其他结构物的冲击力的物理量。
它是指海浪作用于单位长度海岸线或结构物上的力量。
波浪力的计算公式可以使用斯托克斯公式来表示。
斯托克斯公式是描述波浪力计算的经典公式，它基于假设波浪是理想的正弦波。
根据斯托克斯公式，波浪力可以表示为：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F是波浪力，ρ是水的密度，g是重力加速度，H是波高，L 是波长。
波浪力的计算公式可以帮助我们了解海浪对海岸线或其他结构物的冲击程度。
通过计算波浪力，我们可以评估海岸线的稳定性，预测海岸侵蚀的风险，设计合适的防护工程等。
在海岸工程中，波浪力的计算是一个重要的任务。
通过对波浪力的计算，可以确定合适的海岸保护结构的尺寸和类型。
根据波浪力的大小，我们可以选择适当的海岸防护工程，如堤防、防波堤、海堤等，以减轻海浪对海岸的冲击。
除了海岸工程，波浪力的计算在海洋工程和海洋能利用领域也具有重要意义。
在海洋工程中，波浪力的计算可以用于设计海上平台、船舶和海洋结构物的稳定性。
在海洋能利用领域，波浪力的计算可以用于评估波浪能量的潜力和设计波浪能发电设备。
波浪力的计算公式是基于理想的正弦波假设。
然而，在实际情况中，海浪往往是复杂的，包含多种频率和方向的波浪成分。
因此，在实际应用中，需要考虑更复杂的波浪模型和数值方法来计算波浪力。
波浪力的计算公式是描述海浪对海岸线或其他结构物冲击力的重要工具。
它可以帮助我们评估海岸侵蚀的风险，设计合适的海岸防护工程，以及评估海洋工程和海洋能利用的可行性。
通过深入研究波浪力的计算公式，我们可以更好地理解海洋与人类活动的相互作用，保护海岸环境，促进可持续发展。
整理后：波浪荷载的计算理论波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。
破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。
由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。
因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。
波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。
目前按绕射理论进行分析。
波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。
包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。
在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison）方程分析波浪力。
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。
波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。
当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。
影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。
对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构，除了用上述的方法进行计算分析外，还应进行物理模型试验，以确定波浪力。
①特征波法。
选用某一特征波作为单一的规则波，并以它的参数（有效波高、波浪周期、水深）和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式，求出作用在结构上的波浪力。
设计波法在张力腿平台设计中的运用单击此处编辑副标题 黄 佳2015年8月20日一、设计基础 二、设计波法原理 三、短期预报 四、长期预报 五、总结设计基础平台状态 完整 HULL破舱-无压载补偿 HULL破舱-有压载补偿 Tendon破损-无压载补偿 Tendon破损-有压载补偿 Tendon移除-有压载补偿 B 作业工况 1-Year A B S B S B B S S S 折减后的 极端工况 生存工况 钻井作业工况 极端工况 10-Year B S A 内波作业工况100-Year 1000-Year 10-year非台风 1-year非台风+内波 A设计寿命20年 根据APIRP2T规范，Loadcase分为三个等级，A、B、Ｓ注：A：作业工况；B：极端工况；S：生存工况；设计基础1 1000-year 2 100-year 3 10-year 4 1-year Max Wave and Associated Wind & Current Environment Condition SummaryTropical Cyclone Tropical Cyclone Tropical Cyclone Tropical Cyclone Survival Case Jonswap 2.4 Omni Omni 16.50 17.2 13.7 27.6 17.2 2.40 0.00 -1.12 0.00 Extreme Case Jonswap 2.4 Omni Omni 13.60 16.3 11.6 23.5 14.9 1.86 0.00 -1.09 0.00 Reduce Extreme Jonswap 2.4 Omni Omni 10.30 15.1 9.6 17.8 10.9 1.39 0.00 -1.08 0.00 Normal Operating Jonswap 2.4 Omni Omni 7.50 13.9 8.3 12.9 8.6 1.12 0.00 -1.03 0.00风 浪 流Wave Gamma Heading (Wamit) Direction (TN, from) Significant wave ht (Hs) Spectral peak period (Tp) Wave cross period (Tz) Maximum wave ht Maximum crest ht Tide & Surge: Highest Water Level Tide & Surge: Mean Water Level Tide & Surge: Lowest Water Level Subsidence(deg) (m) (sec) (sec) (m) (m) (m) (m) (m) (m)4设计基础风暴工况（tropicalcyclone）取条件极值 非风暴工况（non-tropicalcyclone）取主极值设计基础在等级B，S下，环境条件均采用条件极值 OMNI设计基础设计基础回归周期的意义 P为单次响应的超越概率，t为单次响应的平均跨零周期，Tr为回归周期 P=t/Tr 举例说明，某海域波浪平均跨零周期10s，回归周期为100年，单个波浪 超越100年一遇波高的概率为 10s/100年 =3.17X10-9 设计寿命期间的遭遇概率设计寿命 20 25 30 20 25 30 20 回归周期 100 100 100 500 500 500 1000 遭遇概率 18.13% 22.12% 25.92% 3.92% 4.88% 5.82% 1.98%Tendon刚度张力腿平台水平位移offset 与垂向位移setdown的关系提示！注意区别setdown与heave张力腿张力=预张力+刚度 X伸长总体运动性能一、设计基础 二、设计波法原理 三、短期预报 四、长期预报 五、总结设计波法作用：根据环境条件选取一定的设计工况用来对结构进行校核。
张力腿平台发展与简介导管架平台和重力平台由于其自重和工程造价随水深大幅度地增加, 已经不适应深水域油气开发, 所以本世纪60 年代提出了顺应式平台的概念, 并在近20年的平台设计中得到了广泛的发展应用。
顺应式结构的典型实例是张力腿平台(Tension LegPlatform 简称为TLP)。
张力腿平台最重要的特点是平台的竖向运动很小, 水平方向的运动是顺应式的, 结构惯性力主要是水平方向的回弹力。
张力腿平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度地增大。
近二十年来, 经过张力腿平台设计生产的实践,证明张力腿平台具有良好的运动性能, 是深水海域油气生产适宜的平台形式。
张力腿平台结构张力腿平台(简称TLP)适用于较深水域(300～1500m)、且可采油气储量较大的油田。
TLP 一般由上部模块(Topside)、甲板、船体(下沉箱)、张力钢索及锚系、底基等几部分组成。
其船体(下沉箱)可以是三、四或多组沉箱,下设3～6组或多组张力钢索,垂直与海底锚定。
平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动。
其微小的升沉和平移运动(平移运动仅为水深的1.5% ～2%),在钻井和完井时主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿张力腿平台技术特点张力腿式钻井平台是利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。
张力腿式钻井平台也是采用锚泊定位的，但与一般半潜式平台不同。
其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。
用的是桩锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块)等，不是一般容易起放的抓锚。
张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
作用于张力腿式钻井平台上的各种力并不是稳定不变的。
在重力方面会因载荷与压载水的改变而变化；浮力方面会因波浪峰谷的变化而增减；扰动力方面因风浪的扰动会在垂向与水平方向产生周期变化，所以张力腿的设计，必须周密考虑不同的载荷与海况。
波浪载荷计算方法嘿，咱今儿就来说说这波浪载荷计算方法。
你说这波浪啊，就像那调皮的小孩子，一会儿蹦这儿，一会儿跳那儿，可不好捉摸啦！要计算波浪载荷，那可不是一件随随便便就能搞定的事儿。
这就好比你要去驯服一匹野马，得先了解它的脾气秉性。
波浪的形态、大小、频率，那都是有讲究的。
想象一下，那大海上的波浪此起彼伏，它们可不会乖乖地按照你的想法来。
有时候是小小的涟漪，有时候又是汹涌澎湃的巨浪，这变化多端的，就问你头疼不头疼？那怎么来算这个波浪载荷呢？这就得用到一些专业的知识和方法啦。
就好像你要给这个调皮的孩子套上缰绳，让它乖乖听话。
有什么经验公式啊，数值模拟啊等等。
经验公式呢，就像是老祖宗传下来的秘方，经过了时间的检验，有一定的可靠性。
但它也不是万能的呀，毕竟这大海的情况太复杂啦。
数值模拟呢，就像是给大海做了一个超级逼真的模型，在这个模型里可以尽情地尝试各种情况，看看波浪会怎么折腾，然后计算出载荷。
可别小看了这些计算方法，它们就像是航海人的指南针，能告诉我们船在波浪中会受到多大的力，能不能安全航行。
要是算错了，那后果可不堪设想啊！咱再来说说这计算过程中要注意的事儿。
就像做饭一样，调料放多了或者放少了，味道可就不一样啦。
计算的时候，参数的选择、模型的建立，那都得小心谨慎，一点儿差错都不能有。
而且啊，不同的海域、不同的船只，那计算方法可能都得变一变。
这就跟因材施教是一个道理呀，不能一概而论。
你想想，要是在风平浪静的湖泊和波涛汹涌的大海上用同样的方法计算波浪载荷，那不是闹笑话嘛！总之呢，波浪载荷计算方法是个很重要的东西，它关系到船只的安全，关系到人们的生命财产。
咱可得好好研究，认真对待。
可不能小瞧了这小小的波浪，它发起威来可不得了呢！咱得把它研究透了，才能在大海上乘风破浪，勇往直前啊！。
整理后：波浪荷载的计算理论波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。
破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。
由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。
因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。
波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。
目前按绕射理论进行分析。
波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。
包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。
在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison）方程分析波浪力。
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。
波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。
当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。
影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。
对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构，除了用上述的方法进行计算分析外，还应进行物理模型试验，以确定波浪力。
①特征波法。
选用某一特征波作为单一的规则波，并以它的参数（有效波高、波浪周期、水深）和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式，求出作用在结构上的波浪力。
收稿日期:2007-11-01作者简介:任顺利(1983-),男,山东莱芜人,硕士研究生,主要从事海洋工程结构研究,E -mail:A lex 88@ 。
文章编号:1001-3482(2008)05-0028-04张力腿刚度对平台运动响应影响分析任顺利,陈建民,梁艳霞(中国石油大学(华东),山东东营257061)摘要:顺应式海洋平台经常被用来进行深水油田开发,张力腿平台(T ension Leg Platform,TLP)具有半顺应半固定的运动特征,是一种良好的深水油田开发形式。
张力腿内张力变动对升沉、横摇和纵摇等运动影响显著,为了确定张力腿刚度变化与运动响应的关系,采用SESAM /WADAM 对该问题进行了研究。
通过分析给出张力腿平台本体运动响应、张力腿内张力变化等重要参数之间的相互关系,可初步进行定性和定量分析,对平台的初步设计有一定参考作用。
关键词:张力腿平台;张力腿刚度;运动响应中图分类号:T E951 文献标识码:AInfluence of Tether Stiffness on TLP .s ResponseREN Shun -li,CH EN Jian -min,LIANG Yan -xia(China Univ er sity of Petr oleum (Eas t China),D ongy ing 257061,China)Abstract:Com pliant to w er platform are w idely used in deep w ater oil exploration,Tension Leg Platfo rm (TLP)has the characteristics of co mpliant to w er.Tether .s stiffness is a sig nificant ele -m ent w hen consider ing TLP .s H EAVE,ROLL,and PITCH motion.In or der to determ ine the relation betw een TLP motion and tether stiffness,SESAM/WADAM softw are is used to analyzethis pr oblem.T he relatio n betw een the TLP m otion and tether stiffness is g iven in this paper,and this is useful to T LP design.Key words:tensio n leg platfor m;tether stiffness;m otio n response 深水平台已经成为石油工业发展的前沿,张力腿平台(T ensio n Leg Platform,TLP)作为深水平台的主要形式在国际上获得了广泛的应用。
张力腿漂浮式风力机的运动响应计算王枭;王同光;曹九发【摘要】漂浮式风力机与近海桩基式风力机、陆上风力机差异很大,特别是漂浮平台设计复杂,对仿真工具要求更高.海上风力机除受气动载荷之外,还需进一步考虑海洋环境所施加的各种其他载荷.采用自由涡尾迹方法计算风力机气动性能,分别采用线性波和PM频谱模拟波浪运动并应用Morison方程计算波浪载荷.构建张力腿漂浮平台结构动力学方程,以气动载荷和波浪载荷为激励,得到平台响应,并反馈至气动计算,从而完成气动、结构和水动的耦合计算.最后以大型风力机NH1500为例,对张力腿式海上风力机进行仿真模拟,对比分析来流风速、浪高和波浪入流角对漂浮平台运动和风力机气动性能的影响,采用PM频谱模拟真实海况并计算漂浮式风力机动态响应,为漂浮式风力机设计提供了依据.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2016(048)004【总页数】7页(P583-589)【关键词】漂浮式风力机;张力腿平台;自由涡尾迹;波浪载荷;运动响应【作者】王枭;王同光;曹九发【作者单位】南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】O355;TK89随着陆上风电场可开发资源的减少，海上风电开发已成必然。
海上风力机与陆上风力机工作环境迥然不同，其主要区别在于，海上风力机除了气动载荷之外，还需要进一步考虑波浪等海洋环境的影响[1-3]。
漂浮平台可分为单柱平台、张力腿平台、驳船平台以及三者的组合[4-5]。
本文选取张力腿平台进行研究。
气动计算方法包括叶素动量理论、涡尾迹方法和计算流体力学方法(Computational fluid dynamics，CFD)。
叶素动量理论简单快捷，工程应用广泛，但准确度并不高。
整理后：波浪荷载的计算理论波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。
破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。
由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。
因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。
波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。
目前按绕射理论进行分析。
波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。
包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。
在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison）方程分析波浪力。
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。
波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。
当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。
影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。
对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构，除了用上述的方法进行计算分析外，还应进行物理模型试验，以确定波浪力。
①特征波法。
选用某一特征波作为单一的规则波，并以它的参数（有效波高、波浪周期、水深）和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式，求出作用在结构上的波浪力。
张力腿平台有限振幅运动的方程和数值解
张力腿平台有限振幅运动的方程和数值解
论证了张力腿平台(TLP)在波浪作用下发生有限振幅运动时,所受惯性力、粘性力、浮力等载荷不仅与波浪场有关,还与瞬时响应有关,是响应的非线性函数;张力腿拉力也是各自由度位移的非线性函数.所以分析TLP受力时必须考虑平台的瞬时加速度、速度和位移,在瞬时位置建立运动方程.据此推导出TLP发生有限振幅运动时的外力计算公式,建立了TLP 6自由度有限振幅运动非线性控制方程.其中考虑了由6自由度有限位移引起的多种非线性因素,如各自由度之间的耦合、瞬时湿表面、瞬时位置等;还包括自由表面效应、粘性力等因素引起的非线性.用数值方法求解所得到的非线性运动方程.对典型平台ISSC TLP进行了数值分析,求得该平台在规则波作用下的6自由度运动响应.用退化到线性范围的解与已有解进行了对比,吻合良好.数值结果表明,综合考虑非线性因素后响应有明显改变.
作者：曾晓辉沈晓鹏吴应湘 ZENG Xiao-hui SHEN Xiao-peng WU Ying-xiang 作者单位：中国科学院,力学研究所工程科学研究部,北京,100080 刊名：应用数学和力学 ISTIC PKU英文刊名：APPLIED MATHEMATICS AND MECHANICS 年，卷(期)：2007 28(1) 分类号：P732 U674 关键词：张力腿平台(TLP) 有限位移非线性动力响应数值解波浪载荷。
收稿日期:2006-01-26作者简介:张金平(1976-),男,河北石家庄人,1998年毕业于西南石油学院机械制造与设备管理专业,主要从事海洋石油工程项目管理工作。
文章编号:1001-3482(2006)03-0010-05海洋平台波浪载荷计算方法的分析和建议张金平1,段艳丽2,刘学虎3(1.海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452;2.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;3.兰州石油机械研究所,甘肃兰州730050)摘要:文章综述了近年来海洋平台波浪理论及波浪载荷计算方法的研究与发展概况,包括不同海域波浪载荷的计算理论,以及不同类型、不同尺度海洋平台的波浪载荷的计算方法及其应用,并对各种不同波浪理论的适用范围及其优缺点进行了分析。
同时对目前应用较广的数值模拟技术在海洋平台方面的应用进行了分析,列举了相关应用实例,并对其发展前景进行了展望,提出了相关研究建议。
关键词:海洋平台;波浪载荷;计算方法;应用;数值模拟中图分类号:T E951.01 文献标识码:AThe analysis and proposal of computation methods of wave loads acting on offshore platformZH ANG Jin -pin 1,DU AN Yan -li 2,LIU Xue -hu 3(1.China Of f shore Oil E ngineer ing Co.L td 1,T angg u 300452,China;2.College o f Petro leum Eng ineer ing ,China Univer sity of P etr oleum (H uadong),D ongy ing 257061,China;3.L anz hou Petr oleum M echanical Resear ch I nstitute ,L anz hou 730050,China)Abstract:General status o f development on w ave theory and w ave loads on offsho re platform in r esent year s is sum marized in this paper,including com putation theory of w ave loads in different sea area,com -putation methods and applicationso f wave loads acting on offshore platform w ith differ ent type and dimen -sion,at the same tim e num er ical simulatio n techno logy being applied widely on offshore platform is analyzed in 这和文献[4]的结论完全一致。
共 19 页平台波浪力计算书二、平台基本数据和环境条件平台主尺度：长57.75 m，宽34.5 m，型深5 m桩腿尺度：Φ2.3*45 m桩腿间距：横向28.5 m 纵向44.55 m基线距海底：28.5 m设计水深：d = 20 m最大天文潮高：d t= 4 m最大波高：H = 6.5 m波浪周期：T = 7.0 ~ 13.0S最大流速：U = 1.5 m/S最大风速：V = 41.15 m/S作业工况波高：H1= 4 m作业工况风速：V1 = 25.8 m/S迁航波高：H C = 4 m迁航航速：V C = 4 knot迁航时桩腿在基线下：0.75m (Min.)图1 荷载方向三、自存工况(一)波浪荷载和海流荷载1．计算原理因为桩腿的直径和波长之比小于0.2，桩腿所受的波浪与海流荷载按Morison公式进行计算，单根桩腿单位长度所受的波流力为：F W＝F D＋F I (1)＝C d×ρ×D×| U|×U/2＋C m×ρ×π×D2/4×a＝C d×ρ×D×( | u＋v| )×( u＋v )/2＋C m×ρ×π×D2/4×a式中: F W ＝波流力，N。
F D＝阻力，N。
F I＝惯性力，N。
ρ＝海水密度。
ρ=1. 025*103 kg/m3。
C d＝垂直于构件轴线的阻力系数。
按照规范规定取值为1.0。
C m ＝惯性力系数。
按照规范规定取值为2.0 。
D ＝构件的直径。
D =2.3m 。
U ＝垂直于构件轴线的水质点相对于构件的总速度分量，m/s 。
u ＝垂直于构件轴线的波浪引起的水质点相对于构件的速度分量，m/s 。
v ＝垂直于构件轴线的海流引起的水质点速度分量。
计算中海流的方 向取和波浪相同的方向，v = 1.5m/s 。
a ＝垂直于构件轴线的水质点相对于构件的加速度分量，m/s 2。
整理后：波浪荷载的计算理论波浪是发生在海洋表面的一种波动现象，其波动性质因受浅水区域海底地形影响和水深的变浅，发生波浪破碎现象，成为影响海岸侵蚀和变形以及海岸带污染物迁移与扩散的最主要的水动力环境之一。
破浪破碎与冲击现象对海上工程设施的安全也十分重要。
由于波浪破碎及冲击作用的机理极其复杂，至今仍然是海岸工程领域没有解决的困难课题之一。
因此，开展近海波浪破碎与冲击过程数值模型的研究，就有着重要的理论意义和工程意义。
波浪荷载,也称波浪力，是波浪对港口码头和海洋平台等结构所产生的作用。
目前按绕射理论进行分析。
波浪对结构物的作用由四部分组成：水流粘性所引起的摩阻力（与水质点速度平方成正比）；不恒定水流的惯性或结构物在水流中作变速运动所产生的附加质量力（与波浪中水质点加速度成正比）；结构物的存在对入射波浪流动场的辐射作用所产生的压力和结构物运动对入射波浪流动场的辐射作用所引起的压力。
包括上述全部作用影响的波浪力理论称为绕射理论。
在目前实际工作中，常用只考虑了结构受到波浪摩阻力和质量力影响的半经验半理论的莫里森（Mrison ）方程分析波浪力。
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。
波浪是一随机性运动，很难在数学上精确描述。
当结构构件（部件）的直径小于波长的20％时，波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程；大于波长的20％时，应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。
影响波浪荷载大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。
对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构，除了用上述的方法进行计算分析外，还应进行物理模型试验，以确定波浪力。
① 特征波法。
选用某一特征波作为单一的规则波，并以它的参数（有效波高、波浪周期、水深）和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式，求出作用在结构上的波浪力。
畸形波作用下二阶波浪载荷对张力腿平台动力响应的影响李焱;唐友刚;王宾;曲晓奇【摘要】畸形波易对海上的建筑物造成极大的危害.为研究畸形波作用下张力腿平台的动力响应特性,考虑张力腿平台的六自由度运动与张力腿非线性恢复刚度,建立非线性耦合运动方程.结合随机频率相位角调制法生成的畸形波波面时历,计算在畸形波条件下平台所受的一阶及二阶和、差频波浪载荷,并采用数值方法求解平台六自由度的运动.结果表明,在畸形波作用下,一阶、二阶波浪载荷均受到畸形波的影响,但各波浪载荷成分的增幅在不同自由度上并不相同.以纵荡为代表的低频运动主要受二阶差频波浪载荷影响,以垂荡、纵摇为代表的高频运动受二阶和频波浪载荷的影响.而由平台水平面内运动引发的下沉运动在二阶差频波浪载荷的作用下显著增大,从而诱发了垂荡运动产生了显著增加,因此在畸形波作用下垂荡运动同时受到二阶和频及差频波浪载荷的影响.此外,由于畸形波具有冲击载荷的特性,不同自由度运动幅值出现时刻并不相同.%Freak waves can cause destructive effects on offshore structures.In order to study the dynamic response of a tension leg platform (TLP) under freak waves,nonlinear equations for its coupled motions were established based on the platform' s 6-DOF motions and the leg' s nonlinear restoring stiffness.Time histories of freak wave surface were generated using the random frequency phase angle modulation method.The 1 st order,2nd order difference frequency and sum frequency wave loads exerted on the platform were calculated under freak waves.The platform' s 6-DOF motions were solved with numerical method.The results showed that freak waves affect both the 1st order and the 2nd order wave loads,increases in amplitude of different wave loads are different indifferent DOFs;the lower frequency motion,such as,surge of TLP,is mainly affected by the 2nd order difference frequency wave load;the higher frequency motions,such as,heave and pitch of TLP,are mainly affected by the 2nd order sum frequency wave load;under the action of the 2nd order difference frequency wave load,the negative motion caused by motions in horizontal plane of TLP increases significantly to cause an obvious increase in heave motion;therefore,heave motion under freak waves is affected by both the 2nd order difference frequency wave load and the 2nd order sum frequency wave load;besides,due to the impact characteristic of freak waves,the amplitude of each DOF motion appears at different time instants.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】7页(P167-173)【关键词】畸形波;张力腿平台;二阶波浪载荷;下沉运动;冲击载荷【作者】李焱;唐友刚;王宾;曲晓奇【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TU311;U674研究表明我国南海海域可能出现畸形波，因此对于南海油气资源开发结构的设计与研究中，研究畸形波的作用和影响是重要的。
