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2010年第39卷第12期第27页石油矿场机械OIL FIELD EQUIPMENT2010,39(12):27~30文章编号:1001 3482(2010)12 0027 04自升式平台齿轮齿条升降系统受力分析樊敦秋1,崔希君1,曹宇光1,2(1.胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营,257017;2.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东东营,257061)摘要:齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要承载机构,在各种工作状态下起到支撑船体及相关设备的作用,并长时间承受重外载荷作用。
以三桩腿齿轮齿条升降式自升式平台为模型,从桩腿内力分析出发,研究齿轮齿条升降机构受力,从而为升降单元安全评价、寿命评估等提供支持。
关键词:自升式平台;升降单元;受力分析中图分类号:T E951 文献标识码:AForce Analysis of Pinion and Rack Jacking System of Three Legs Jack up PlatformFAN Dun qiu1,CU I Xi jun1,CAO Yu g uang2(1.D r illing T echnology I nstitute,S heng li Petr oleum Bureau,Dongy ing257017,China;2.College ofT rans p or t&Stor ag e and Civ il Engineering,China Univ er sity of Petr oleum,Do ngy ing257061,China)Abstract:The pinion and r ack jacking sy stem is the m ost im por tant bearing apparatus of the jack up platform.It has to suppor t the platfo rm itself,equipm ents o n it and external lo ads.T hus the jacking system bears heavy load for long time.In this paper,the m ost co mmo nly used three legs jack up platfo rm w as selected fo r analyzing the lo ad acted on the jacking system,by m eans of in ternal force of the leg s.Results o f the r esearch can be used fo r the safety evaluation and life pre diction of the jacking units.Key words:jack up platfo rm;jacking unit;fo rce analysis自升式钻井平台在经历半个多世纪的发展后,在工作水深、抗风暴能力、可变载荷、钻井能力和操作性能等方面取得了巨大进步[1 5]。
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。
自升式平台风暴自存状态桩腿强度计算分析武少波，王初龙（上海中远船务工程有限公司，上海200231）摘要：以K5-MOPU自升式平台风暴自存状态桩腿强度为研究对象，采用规范公式法和有限元法相结合的方法，分别计算平台承受的风、浪、流等环境载荷，以及由波浪载荷引发的动态放大因子，并考虑平台侧向位移引发的P-∆效应载荷。
根据规范要求分别校核平台桩腿强度，分析平台地基承载能力和预压载能力，并计算分析桩腿锁紧装置的承载能力和平台抗倾稳性。
结果表明平台结构强度满足设计要求。
关键词：自升式平台；风暴自存状态；P-∆效应；桩腿动力放大因子中图分类号：TE951，P752 文献标志码：A DOI：10.14141/j.31-1981.2020.06.010 Strength Calculation and Analysis of Legs on Jack-up Platform in Storm Survival ConditionWU Shaobo, W ANG Chulong(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)Abstract: Taking the K5-MOPU jack-up platform's self-existing state pile leg strength as the research object, using a combination of the normative formula method and the finite element method, the environmental loads such as wind, waves, and currents on the platform are calculated separately, as well as those caused by wave loads. The dynamic amplification factor of, and consider the P-∆ effect load caused by the lateral displacement of the platform. According to the requirements of the specification, the strength of the platform legs is checked separately, the platform foundation bearing capacity and preload capacity are analyzed, and the bearing capacity of the leg locking device and the platform anti-tilting stability are calculated and analyzed. The results show that the structural strength of the platform meets the design requirements.Key words:jack-up platform; storm survival condition; P-∆ effect;leg dynamic amplification factor0 引言自升式平台作为一种可移动式海洋结构物，具有定位能力强、作业稳定性好、海上适应能力强等特点[1]，在大陆架海域油气资源的勘探与开发中占有重要地位。
自升式钻井平台结构强度分析研究李红涛;李晔【摘要】阐述了自升式钻井平台结构强度的基本理论,提出了结合移动平台结构特点的结构强度分析,并以一桁架桩腿自升式平台为例,通过有限元分析和求解来说明此类移动平台结构强度分析的过程及方法.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】6页(P28-33)【关键词】自升式钻井平台;结构强度;有限元分析;桁架式桩腿【作者】李红涛;李晔【作者单位】中国船级社海工审图中心,天津,300457;中国船级社海工审图中心,天津,300457【正文语种】中文【中图分类】P752自升式钻井平台是指具有活动桩腿,且其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行钻井作业的平台,此种平台在海洋石油开发中被广泛应用。
自升式海洋平台与导管架固定平台相比,结构整体柔性较大,振动响应较为强烈,且随着海洋工程向深海发展,环境越来越恶劣,载荷不确定因素增多,因此,自升式钻井平台的结构安全越来越受到重视,而结构强度分析自然就成为设计阶段的重要研究内容[1]。
本文以自升式钻井平台的结构安全为目的,阐述了结构强度理论,包括屈服强度理论、屈曲强度理论和疲劳强度理论;并结合自升式钻井平台结构特点,提出了总体性能分析、船体强度分析及局部强度分析3个主要的结构强度分析;最后以一桁架式桩腿的自升式钻井平台为例,通过有限元分析和求解,阐述此类移动平台结构强度分析的过程及方法,对工程实践有指导作用,并为工程设计人员提供借鉴。
自升式钻井平台结构强度失效形式主要有3种,即屈服强度失效、屈曲强度失效及疲劳强度失效。
对于桩腿、甲板间支撑等独立构件,其屈服强度应满足下式(1)、(2):承受轴向拉伸和弯曲组合作用时承受轴向压缩和弯曲组合作用时式中符号含义可参见参考文献[2]。
对于平台大部分结构:带扶强材的板结构,其屈服强度应按相当应力σeq校核:式中为材料屈服强度;S为安全系数,静载工况取1.43,组合工况取1.11。
自升式平台桩腿强度对弦管间距敏感性分析朱亚洲;孙承猛;张晓宇;戚欣;秦洪德;姜滨【摘要】以自升式平台桁架式桩腿结构形式优化为目标,进行了桩腿强度对弦管间距敏感性分析,给出了桩腿弦管间距优选值.分析平台所受环境载荷,通过风洞实验获取风暴条件下风载荷数据,通过理论计算得到波浪载荷和海流载荷数据.通过特征值分析得到平台自振周期和一阶偏移值,进而获取计及水动力放大效应的惯性载荷和计及几何非线性效应的惯性矩,分析发现:波流角一定的情况下,计及水动力放大效应的惯性载荷对弦管间距较敏感,随着弦管间距增大基本呈递减趋势;随着弦管间距增大,计及几何非线性效应的惯性矩减小.结合环境载荷计算结果,对不同弦管间距下的桩腿各结构进行了强度校核,对比了各结构强度对弦管间距的敏感性,在此基础上给出了所研究的3种作业水深平台的桩腿弦管间距优选值.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2015(042)005【总页数】6页(P656-661)【关键词】自升式平台;环境载荷;桩腿强度;弦管间距【作者】朱亚洲;孙承猛;张晓宇;戚欣;秦洪德;姜滨【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院;中国石油集团渤海装备辽河重工有限公司;中国石油集团渤海装备辽河重工有限公司;中国石油集团渤海装备辽河重工有限公司;哈尔滨工程大学船舶工程学院;哈尔滨工程大学船舶工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE53自升式平台因其作业稳定、造价低等优势成为目前浅海油气开发的主流装备。
自升式平台主要通过桩腿结构支撑于海底实现主船体升降作业，因此，桩腿结构是自升式平台设计和建造过程中的核心部件。
国内外学者针对桩腿结构设计和建造技术展开了深入研究，形成了较为成熟的桩腿结构形式[1-5]。
对于作业水深91.5 m （300 ft）以上的自升式平台，桩腿主要为逆“K”斜撑型，以满足海洋环境条件。
随着作业水深的不断增加，作业水深107.0～152.4 m（350～500 ft）的平台系列日益成为主流，作业水深以15.24 m（50 ft）步长递增的传统平台划分模式被打破，需要具有个性化功能和作业水深划分更细化的平台类型。
现代经济信息３００ｆｔ自升式平台在升起工况下桩腿强度分析周海波 南通航运职业技术学船舶与海洋工程系摘要：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。
文章编号:1001-4500(2005)02-0020-05自升式平台预压荷载分析龚 闽1,2,谭家华1(1.上海交通大学,上海200030;2.胜利石油管理局,东营257237) 摘 要:分析自升式平台预压的方法、过程和意义,给出预压荷载的确定方法。
关键词:自升式平台;预压;地基;稳定性 中图分类号:P75 文献标识码:A预压是保证自升式钻井平台地基稳定性的重要措施,而地基稳定性是保证作业安全的基本条件。
预压是预先施加垂直荷载,使平台桩靴的对地压力预先达到设计预压值,然后恢复正常荷载的过程。
如果在预压状态地基能保持稳定,则认为海底地基有足够的承载能力。
简单地将最大垂直荷载叠加作为预压荷载的方法是不合理的,预压荷载的确定应该包括桩靴对地的最大垂直荷载、水平荷载和作用力矩三者共同作用的结果。
1 预压的方法、过程和意义 自升式钻井平台在完成插桩升船过程后,主体升离海面,在作业状态之前,船不再继续升高,而与水面保持较近距离,开始预压。
1.1 预压方法预压通常有两种方法,一种是灌注压载水预压,一种是自重预压。
对三腿自升式钻井平台,需要向船的压载舱内注入海水,以提高桩靴对地的压力;四腿自升式钻井平台,则利用其自重,采用对角两组桩靴轮流施压的方法,提高对地的压力。
具体方法是将四个桩腿分为二组,每对角线上桩靴编为一组,操作升降装置,通过减小一组桩靴对地压力来实现另一组桩靴的对地压力的增加。
两种预压方法都可达到预压的目的。
在预压加载的过程中,桩靴的对地压力不断随着荷载的增加而逐渐增加。
在承载力较低的黏性土海底地基中,桩靴入泥会不断增大,地基土不断发生破坏,破坏机理与升船过程桩靴入泥时相同。
一般情况下,预压时间应尽量长,目的是使桩靴下的地基土尽量地固结,通常预压加载保持在12h以上。
1.2 预压的意义预压是解决地基承载能力不确定性的最好、最简单的方法,相当于做了一次实地承载能力检验试验,能确切地检验海底地基是否具有承受最大荷载的能力。
2018年第2期总第342期造船技术MARINE TECHNOLOGYNo. 2Apr.，2018文章编号：1〇〇〇-3878 (2〇18) 〇2-〇012-〇3自升式起重平台站立状态结构强度金晶，韩传杰(上海振华重工(集团）股份有限公司，上海200125)摘要对1 〇〇〇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。
关键词自升式起重平台；船体结构强度；站立状态；预压载中图分类号P75 文献标志码 AStructural Strength of Jack-up Crane Platform in Elevated ConditionJIN Jin g，HAN Chuanjie(Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co.，L td.，Shanghai 200125，China) Abstract According to the finite element calculation and analysis of the elevated condition of the1000 t jack-up crane platform,the detailed stress distribution characteristics of each part of the hull are obtained.The calculation results show that the working condition and the preballasting condition of the structure strength of jack-up crane platform in elevated condition should be considered.The stress of working condition is mainly concentrates near the main crane,and the loads which have great influence on the corresponding force is the weight of the hull and the bending moment of the crane.The stress mainly concentrates near the main crane foundation on work condition,the gravity and the moment of the crane is the main cause of the stress of the hull.The main component of the stress of the hull structure between the four pile wells is shear stress when it is in preballasting condition,and the size of stress is linely related to the preballasting constrain force.Key words jack-up crane platform；hull structure strength；elevated condition；preballasting〇引言随着人们对海上风能这种无污染、可持续利用 的新型能源的开发和利用，出现了大量的海上安装 作业，从而诞生了以起重功能为主的自升式起重平 台。
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年4月上 131自升式平台船极限承载力计算及穿刺分析王小军中国铁建港航局集团有限公司新能源分公司 广东 珠海 519000摘 要 本文结合“振江号”自升式平台船在大唐南澳勒门海上风电场施工为实例，通过对自升式平台驻位插桩前对持力土层的最大承载力进行分析，得出施工过程中出现的平台穿刺风险，保证自升式平台上人员及设备的安全。
此方法经大唐南澳勒门海上风电项目的实践，结果表明，该工艺方式有可靠的安全性，为自升式平台上的人员及设备变相地增加了安全保障措施，降低了自升式平台船的施工成本。
关键词 自升式平台；极限承载力；穿刺Ultimate Bearing Capacity Calculation and Puncture Analysis of Jack-Up Platform Ship Wang Xiao-junNew Energy Branch of CRCC Harbour and Channel Engineering Bureau Group Co., Ltd., Zhuhai 519000, Guangdong Province, ChinaAbstract Combined with the construction of the “Zhenjiang” jack-up platform ship in the Datang Nan’ao Lemen of fshore wind farm as an example, this paper analyzes the maximum bearing capacity of the holding soil layer before the jack-up platform is stationed and socketed, and obtains the platform puncture risk occurs during the construction process to ensure the safety of personnel and equipment on the jack-up platform. This method has been practiced by Datang Nan’ao Lemen offshore wind power project, and the results show that the process method has reliable safety, which indirectly increases the safety supporting measures for the personnel and equipment on the jack-up platform, and reduces the construction cost of the jack-up platform ship.Key words jack-up platform; ultimate bearing capacity; puncture引言海上自升式平台作为风机安装的主要设备，船体通过升降系统将桩腿伸入海底，同时将船身升离水面一定距离，为风机安装作业提供一个平稳的工作平台。
自升式钻井平台中钻台结构强度分析研究高学静;张洪欣【摘要】以某自升式钻井平台的钻台结构为计算对象,对其结构强度分析方法进行探讨.以有限元分析软件为手段,按照美国钢结构技术(AISC)规范和美国船级社(ABS)规范中的标准要求,分别校核了钻台在静载工况、作业工况、滑移工况、拖航工况下的结构强度,并对该计算方法进行对比评估,证明计算结果满足工程计算要求.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】4页(P174-176,181)【关键词】自升式钻井平台;钻台;强度分析;SACS软件【作者】高学静;张洪欣【作者单位】烟台中集来福士海洋工程有限公司,山东烟台264000;烟台中集来福士海洋工程有限公司,山东烟台264000【正文语种】中文【中图分类】U661.43自升式钻井平台作为一种可移动的海洋结构物，主要由平台主体、桩腿桩靴、升降机构、钻井结构以及生活设施和大型设备等构成。
其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行作业。
由于其造价低、定位能力强，在各种海况下基本都能保证平稳的钻井作业等优点。
这种平台在海洋石油开发中被广泛应用，在大陆架海域的油气资源勘探开发中居重要地位［1］。
文中以某典型91.44 m(300 ft)水深作业的桁架式桩腿自升式钻井平台钻台结构部分为研究对象，见图1。
根据美国钢结构技术(AISC)规范要求，利用SACS软件对钻台在正常作业、拖航等工况下的强度进行了分析，并用ABAQUS软件进行结果分析对比，对该结构的计算方法和过程进行评估。
图1 自升式钻井平台1 建立有限元模型1.1 坐标系的确定计算模型选取右手坐标系，坐标原点位于钻杆中心(即井心)处。
X轴，纵向指向平台艏部为正;Y轴，横向指向平台左舷为正;Z轴，垂向向上方向为正。
1.2 计算模型利用SACS软件作为分析软件，该软件可将所有的结构数据:几何形状、构件尺寸、材料特性以及环境条件以文件方式存储，然后求解程序对这些数据进行分析计算，得出最终的求解文件，结果会包含所有节点的位移以及单元内力。
