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某400 ft自升式钻井平台主船体结构强度分析杨勇，曾骥，袁洪涛【摘要】考虑到某400 ft自升式钻井平台在水深91.4 m作业工况下固有周期与波浪周期相近，动态放大因子较大，作业工况下悬臂梁-钻台系统具有最大工作载荷，针对该工况分析主船体结构强度，介绍主船体强度分析中模型建立和载荷施加的注意点与细节处理，确定主船体高应力区域，为自升式钻井平台的主船体结构设计和强度校核提供参考。
【期刊名称】船海工程【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4【关键词】自升式钻井平台；主船体；模型建立；载荷施加；结构强度；有限元方法某400 ft(121.92 m)自升式钻井平台在作业水深91.4 m的作业工况下其平台周期会与工作海域的波浪周期遭遇,导致动力放大系数很高。
因此，以该工况为例，利用有限元软件MSC Patran/Nastran，参照ABS MODU规范对主船体进行结构强度分析与校核，重点是主船体结构强度分析方法与关键点的讨论。
1 有限元模型1.1 模型概述总体坐标系以指向船艏为+X方向，指向左舷为+Y方向，垂直向上为+Z方向。
目标平台为独立三桁架桩腿式平台，平台主船体为三角形箱型结构，型长70 m，型宽68 m，型深9.5 m。
主船体结构较为复杂，采用空间板梁组合结构进行建模，板结构采用板壳单元模拟，骨材与加强筋采用梁单元模拟，大的型材采用板壳单元与梁单元共同模拟。
建模中对于大的开孔，需将相应位置处的单元进行删除并模拟开孔形状，忽略小的开孔[1]。
鉴于有限元模型仅仅是针对结构进行建模，与平台实际情况有一定区别，重量与重心位置与实际情况不可能完全一致，因此需要采用加载质量点或是集中质量的方式来调节模型的重量与重心，使其与装载计算书相一致，并且应该注意质量单元的质量设置尽量不要超过500 kg。
主船体结构采用ABS AH36级钢，其屈服强度为355 MPa。
平台整体及主船体有限元模型见图1。
1.2 边界条件及桩腿与主船体的连接边界条件采用海底泥面3 m以下铰支约束，该约束方式偏于保守，因为实际海底对于桩腿具有转动约束作用，这一作用会减少桩腿与主船体连接处的弯矩值。
自升式钻井平台环境载荷及结构强度吴小平;陆晟【摘要】对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍.给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法,对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P-DELTA效应加以了说明.针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用,还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法,最后以谱分析方法为例,给出了结构疲劳强度分析的一般步骤.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】6页(P36-40,51)【关键词】自升式钻井平台;环境载荷;拖航分析;疲劳分析【作者】吴小平;陆晟【作者单位】上海船舶研究设计院,上海200032;上海船舶研究设计院,上海200032【正文语种】中文【中图分类】U664.38+10 引言自升式海洋钻井平台在海上油气开发中得到广泛应用。
它由平台主体、升降装置以及若干（通常为3条到4条）桩腿组成。
平台主体与桩腿之间可通过升降装置实现相对移动，桩腿底部设有沉垫或桩靴与海底相接触。
作业时，桩腿降至海底，平台主体提升到海面以上一定高度，以避免波浪冲击。
拖航时，平台主体降至水面，依靠浮力支承，类似于船体。
此时，桩腿升至水面以上，通过拖航方式转移至新的作业地点。
自升式平台除了承受自身重量和可变载荷外，由于其工作环境的特殊性，还要时刻承受环境载荷的作用。
还有由环境载荷引起平台结构的变形和振动，进而导致附加载荷的产生。
例如：在环境载荷作用下，桩腿会发生变形，平台上部会发生很大的侧向位移，从而导致平台主体对桩腿底部产生附加弯矩。
另外，当平台的自然周期与波浪周期接近时，平台会发生强烈振动，引起很大的动载荷。
再者，由于环境载荷的持续作用，平台结构的内部将会发生疲劳损伤，久而久之，导致结构疲劳破坏。
所以，在自升式平台结构设计过程中，要多方面、综合考虑环境载荷的影响。
1 环境载荷海洋环境载荷主要来源于风、浪、流、冰、地震等方面。
300ft自升式平台在升起工况下桩腿强度分析作者：周海波来源：《现代经济信息》 2018年第17期摘要：本文以某300ft 自升式平台为研究对象，基于DNV SESAM 对其桩蹆进行有限元强度分析。
本文对桩腿结构进行了详细建模，采用WAJAC 计算波浪和流载荷的水动力，风载荷根据规范计算；采用单自由度方法对桩腿进行强度分析，同时考虑动力放大效应以及二阶P-delta 效应；计算出桩腿在升起工况下的最大应力，并根据规范要求对桩腿进行了强度校核。
关键词：自升式平台；桩腿强度；有限元中图分类号：U656 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2018)025-0338-02一、平台主要参数本文计算选取的300ft 自升式平台(Jackup) 是三角形主体、三条桩腿三角桁架式结构，平台主要参数包括：船体长度、型宽、型深、桩腿横向间距、桩腿纵向间距和设计升起空船重量，分别为62.72m、56.4m、7.75m、37.2m、35.84m、6700MT。
桩腿的主要参数包括：桩腿最大承载、斜撑类型、桩腿截距、弦杆距离、桩腿长度和桩靴底部面积，分别为6000MT、Reversed K、7.5m、10m、135m、175m。
二、平台结构的建模采用SESAM 软件的GeniE 模块建模，桩腿采用二维梁单元模拟，主船体采用板和梁单元模拟，并对桩靴结构进行了简化。
为了模拟船体真实的刚度，只对高腹板的桁架结构建模，分析桩腿强度不必对主船体进行详细建模，以减小网格数量，加快运算时间。
平台的海底约束处理手段是将桩靴下表面上的结点简支。
桩腿和船体的连接采用释放自由度的方法来模拟，泥土采用简支边界条件。
实例计算结果表明这类方法可靠且合理，广泛应用于工程实践。
三、平台升起工况下的载荷设定桩腿在升起工况中必须满足自存和钻井修井工况的强度要求。
平台升起工况的各个工况工作载荷包括环境条件，泥土条件，重量分布等。
其中自存工况假设为50 年一遇环境载荷。
风暴状态下自升式平台结构强度分析摘要：自升式平台作为典型的海洋工程结构物，它由船体、桩腿、升降机构以及一系列钻井设备组成，由于恶劣的工作环境、复杂的结构。
如何对其进行风暴状态下的结构强度分析显得尤为重要了。
本文以某油气回收自升式平台为例，采用有限元分析方法，基于ABS自升式平台结构规范，考虑平台工作载荷、风浪流环境载荷、∆P效应等，应用MSC.Patran/Nastran软-件对平台的桩腿及主体结构进行了强度评估。
通过分析表明：平台主船体满足屈服屈曲强度要求，桩腿满足整体及局部屈曲强度要求，而高应力发生在桩腿与平台主体连接处。
由此，连接部位是平台设计、强度评估需重点关注的。
关键词：自升式平台；强度分析；有限元方法；设计载荷1引言自升式平台占海上移动平台数量的2/3以上，极限状态下的强度分析是平台设计阶段很重要的内容，风暴自存是自升式平台作业的危险工况，承受严酷的海洋环境载荷，属于平台设计的强度控制状态。
由此，对于风暴状态平台船体和桩腿的强度分析，受到平台试验部门的高度关注[1]。
在平台强度分析中，如何合理的建立结构的力学模型，使计算模型能够模拟出实际结构的工作状态，精确计算平台所受的载荷，对自升式平台极限工况下的结构安全性进行有限元分析，对研究自升式平台就显得至关重要了。
2平台有限元模型2.1自升式平台参数本平台为插销式液压升降的四桩腿自升式平台，平台主要由平台主体、油气工艺处理系统、桩腿及液压升降系统等组成。
平台主体为空间箱形结构，主要参数见下表1。
表1 平台主要参数序号项目设计参数1 型长×型宽×型深55m×35m×5.5m2 肋距0.5m3 桩腿形式及数量圆形壳体式，4根4 桩腿长L×直径D×板厚t 67m×3.0m×36.0mm5 桩靴（正四边形） 6.8m×6.8m×1.65m6 吊机起重能力10t7 升降系统正常升船能力1400t×48 材料AH36,DH36,EH36图1 某油气回收自升式平台总布置图及桩腿编号2.2有限元模型建立2.2.1建模方法及原则基于自升式平台各构件受力及传力特性，在用有限元软件对其建模分析时，对其有限元模型作一些合理的假定，并最大程度地保证简化后的有限元模型质量，刚度的不变性以及边界条件的合理性，本文主要分析自升式平台风暴状态的强度，重点关注区域是桩腿与平台主体连接处的强度[2]，采取梁单元模拟的桩腿结构。
自升式起重平台站立状态结构强度
金晶;韩传杰
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2018(000)002
【摘要】对1 000 t自升式起重平台主船体站立状态结构强度进行有限元计算分析,得到船体各部分详细的应力分布特点.计算结果表明,对于自升式起重平台站立状态平台结构强度主要考虑工作和预压载2种工况.工作工况应力主要集中在主吊机附近,且对应力影响较大的载荷为船体自重及吊机弯矩;预压载工况4个桩井区域船体和舱壁应力均较大,以剪应力为主,应力大小与预压反力大小成线性关系.
【总页数】3页(P12-14)
【作者】金晶;韩传杰
【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司,上海200125;上海振华重工(集团)股份有限公司,上海200125
【正文语种】中文
【中图分类】P75
【相关文献】
1.自升式风车安装船站立状态总体强度分析 [J], 刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林
2.拖航状态下自升式钻井平台桩腿结构强度分析 [J], 李红涛;汪震宇
3.自升式海洋平台站立状态下的性能分析 [J], 李红涛;徐捷;李晔
4.自升式抛石整平平台站立状态总体性能分析 [J], 吴靓;蒋秋申;李丽红;李卫华
5.自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析 [J], 黄如旭;刘刚;黄一;李勇
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JACK-UP INTRODUCTIONLiu Dahui2010-12-17Content一．自升式钻井平台的型式和设计二．自升式钻井平台建造数量和船型分布统计三．全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述四．主要设计公司船型介绍五．自升式钻井平台的结构及强度分析介绍六．自升式钻井平台的操作工况及关键参数一.自升式钻井平台的型式和设计一.自升式钻井平台的型式和设计1.支撑形式：沉垫式/桩靴式一.自升式钻井平台的型式和设计2.升降装置: 液压缸升降(插桩式)/齿条/齿轮箱一.自升式钻井平台的型式和设计3.桩腿结构型式: 筒型/绗架一.自升式钻井平台的型式和设计4.桩腿结构型式: 三角形/方形一.自升式钻井平台的型式和设计5.桩腿数量: 3腿/4腿一.自升式钻井平台的型式和设计6.槽口: 有槽口/无槽口一.自升式钻井平台的型式和设计7.生活楼的布置: 横向布置/周边布置二.自升式钻井平台建造数量-65~05年二.自升式钻井平台建造数量-70-10年二.自升式钻井平台建造数量-水深（65~05年）二.自升式钻井平台建造数量-设计公司（90~05年）二.自升式钻井平台建造数量-设计公司（by2010）三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述-F&G三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述-Keppel三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述-CBD CORALL三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述-MSC(bv)三.全球主要自升式钻井平台设计公司情况简述-MSC(bv)四.主要设计公司船型介绍-F&G “JU2000”四.主要设计公司船型介绍-F&G “L-780 Mod V”四.主要设计公司船型介绍-F&G “L-780 Mod VI”四.主要设计公司船型介绍-MSC-”CJ50”四.主要设计公司船型介绍-MSC “CJ62 S120”四.主要设计公司船型介绍-MSC “CJ70 150MC”四.主要设计公司船型介绍-Letourneau “Super Gorilla XL”四.主要设计公司船型介绍-Letourneau “Super Gorilla”四.主要设计公司船型介绍-Keppel “Mod V”四.主要设计公司船型介绍-Keppel “B Class”四.主要设计公司船型介绍-Keppel “Mod V”五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍I.HullII.Legs & FootingsIII.Equipments五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-HULL.I.Watertight-buoyancyII.Supply SpaceIII.Length、Width、Draft五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Legs & Footings .I.Support WeightII.Resist Environmental LoadIII.Length \Support Area五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Legs五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Legs五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Chord &Rack五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Spud Can五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Equipments .I.Marine EquipmentsII.Mission EquipmentsIII.Elevating Equipments五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Elevating Equipments .Jacking System Rack chock System五.自升式钻井平台的结构及强度分析介绍-Elevating Equipments五.自升式钻井平台的设计工况-考虑载荷I.100 knot WindII.Owner Specified Wave/CurrentIII.Pinned Seabed Support ConditionIV.P-DeltaV.Inertial Load五.自升式钻井平台的设计工况-极限参数I.Deepest WD for Drilling is approximately 450ftII.Maximum WH is 100ftIII.Strongest sustained wind speed is109 knotIV.Longest Leg Length is 700 ftV.Maximum total elevated load is approximately 46，000kips（20，909Ton）五.自升式钻井平台的强度分析I.In-placeII.TransitIII.Elevated HullIV.Cantilever/Drill floorV.Jack case and lower guide/Jack bracing foundation VI.Cantilever /Hull InterfaceVII.Spud can五.自升式钻井平台的强度分析-“In-place”五.自升式钻井平台的强度分析-“In-place”I.Leg strength checkII.Stability checkIII.Jacking/Rack chock system checkIV.Preload Capacity check五.自升式钻井平台的强度分析-“Transit”I.Field TransitII.Ocean TransitIII.Leg Strength Analysis五.自升式钻井平台的强度分析-“Elevated Hull”I.PreloadII.Maximum VDLIII.Storm SurvivalIV.Drilling。
拖航状态的自升式平台桩腿强度分析孙雪荣【摘要】为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析，借助DNV系列软件包，以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算；以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高，并进行拖航状态时的准静态结构分析；最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核，从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。
%This paper calculates the roll and pitch natural period of the self-elevating drilling unit legs in towing condition for the structural strength analysis of legs by frequency response analysis method via DNV software package. It also calculates the wave height by the RAO value of the strength analysis of the unit legs and the 6°single amplitude rolling and pitching value in the relevant regulations, and carries out the quasi-static structural analysis in the towing condition. Finally, it checks the yield and buckling structural strength of the unit legs by API-AISC-WSD, which provides the basis for the appropriate leg securing and towing scheme.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】固有周期;结构强度;拖航状态;有限元法【作者】孙雪荣【作者单位】中国船舶及海洋工程研究设计院上海200011【正文语种】中文【中图分类】U662.1自升式海洋平台主要由平台主体结构、桩腿、升降结构、钻井机构等组成。
