导管架钢桩测距及切割定位方法研究

过渡段是联接导管架钢桩与组块的结构部件,又作为调节导管架钢桩和组块误差的结构,其有着十分重要的作用.提出一种新方法利用全站仪与CAD结合的方式确定钢桩实际跨距,此方法具有操作简便、误差小等优点.详细叙述了导管架标高的确定,理论切割线的确定,及根据组块尺寸确定钢桩实际切割位置,并描述过渡段正确安装过程.所述方法成功应用于BZ29-4钻井帽和SZ36-1EDP组块海上安装.     

不同浪向的波浪载荷作用下导管架平台主桩强度分析

以包括泥面以下桩基在内的所有杆件所构成的桁架式导管架平台为对象,首先通过数值模拟计算组成导管架平台的每一构件的波浪载荷,然后以有限元算法建立包含了平台桩基土反力等因素的导管架整体结构的力学模型,将计算所得波浪载荷施加到该有限元力学模型上,以此通过数值计算手段分析平台中包括泥面以下主桩在内所有杆件的最大应力分布以及桩基的位移特征,从而对平台在特定的波浪环境下的平台主桩的安全性问题进行观察。所提出的方法可为导管架平台在波浪环境下主桩的强度特征分析提供一种实用手段。     

钻井船插桩对导管架平台群桩影响的CEL有限元分析

采用CEL大变形非线性有限元方法并结合非线性地基梁模型对海洋石油941钻井船在番禺10-2平台钻井插桩时对邻近导管架平台群桩的影响进行了分析,并得到以下结论:1)钻井船插桩过程中,桩身最大位移及出现的位置随钻井船插桩深度增加而下移且钻井船插桩位置与群桩距离越近,对桩的影响越大;2)在插桩过程中,桩身最大弯矩出现的位置与桩身最大位移出现的位置一致,而桩身最大剪力出现的位置较桩身最大弯矩出现的位置偏下;3)与没有插桩影响的群桩相比,桩身最大弯矩与桩身最大剪力明显增加。     

考虑结构-桩-土相互作用的导管架平台优化设计

首先建立了多设计准则、多约束条件的面向结构-桩-土相互作用的导管架海洋平台优化设计模型,然后给出了此模型与结构分析软件及优化算法软件相结合进行优化设计的方法,并以胜利油田埕北11#井单井采油平台为例进行优化设计.结果显示所建模型既不依赖于优化算法,也不依赖于初始设计值,目标函数值均收敛于同一极小值且收敛速度较快、减小幅度可观,从而说明了此模型的合理性.     

海上工程吸力筒导管架基础沉贯理论与实证分析研究

为了验证美国石油学会(American Petroleum Institute, API)规范的理论计算分析结果同现场实证试验数据的一致性以及调平新技术的有效性,以大唐大连市庄河海上风电场址Ⅰ(100 MW)海上风电项目吸力式三筒导管架基础为研究对象,运用API规范的静力平衡法、屈曲分析、土塞理论,以及SACS与ANSYS有限元分析软件进行吸力筒导管架沉贯的土塞、沉贯可行性、贯入屈曲、竖向承载力及吊装适应能力的一系列力学分析,通过将吸力式三筒导管架沉贯过程实际监测的土塞高度、负压、承载力、屈曲变形数据同理论计算结果进行比对分析,验证了API规范的理论计算分析结果与现场实证试验数据之间具有良好的拟合度。而“水上星站差分定位+姿态监测及定向的测量+无线网桥通讯组合”和“吸力筒吸力贯入装备一体化系统智能控制系统”两种新技术的应用,成功达成了吸力筒导管架基础功能性的实现。本研究证明了API规范理论分析的准确性和新调平技术的有效性,同时本研究的创新吸力筒式基础可以大幅节约钢材,能显著降低海上风电项目投资成本,经济价值高,有望成为未来海上风电项目的主要基础型式之一。     

考虑随机波浪载荷的导管架平台结构优化设计

研究海洋平台适应恶劣海况的设计理论,应用ANSYS软件对位于渤海湾的CII导管架海洋平台进行动力分析,得到CII平台基本动力学参数和在随机波浪载荷作用下的动力响应。CII平台是以管件为主的空间框架结构,将管件外径作为固定约束,以其壁厚作为设计变量,考虑刚度、强度和稳定性等约束条件,以结构的总重量为优化目标,对平台进行构件尺寸的优化设计,计算结果表明目标函数值比原设计减小4．33％,经济效益明显。此研究方法对近海导管架海洋平台的结构设计具有实际参考价值。     

考虑隔水导管群桩基作用的导管架平台强度分析方法

本文探讨了导管架平台结构强度分析一种改进方法。在该方法中,考虑了隔水导管群刚度和桩基作用,同时考虑了隔水导管之间以及隔水导管与主桩之间的群桩效应以及上部结构－桩－土相互作用。通过对某六腿导管架平台的分析表明,改进方法可以给出比常规方法更合理的结果。     

水下插桩定位系统在导管架吊装中的应用

针对海上导管架吊装水下插桩到海底已有钢管桩内的作业难点,通过使用高精度定位设备、罗经、姿态仪和无线网桥,组建集测量导管架位置、高程、方位和姿态于一体的三维定位系统,接入定位软件中,实现实时显示导管架的位置、高程、方位、姿态和导管架桩腿插尖分别距每个海底钢管桩的平面距离和垂直距离,用于指导导管架吊装作业。在广东阳江某海上风电项目中,将该定位系统应用于风机导管架吊装作业中,实现了数字化和可视化作业指导,快捷地完成吊装作业,对后续类似项目具有参考意义。     

导管架下水驳船摇臂运动研究

导管架下水驳船摇臂是安装在驳船尾部用于导管架滑移下水的过渡装置。分析导管架下水后,驳船、摇臂运动特点的基础上,建立描述导管架下水后驳船-摇臂耦合系统运动的变系数微分方程,给出基于改进的龙格库塔法的数值求解方法。以一艘3万吨下水驳船在1.6万吨导管架实施下水后摇臂翻转运动为实例,对导管架下水后驳船及摇臂翻转运动状态进行了计算,并将计算结果与水池试验结果进行了对比。讨论影响摇臂翻转运动的主要因素,提出导管架与摇臂完全脱离时刻,驳船的吃水、纵倾角度以及摇臂纵倾角度、摇臂重心纵向位置对摇臂能否自动翻转复位以及复位时摇臂角速度影响较大。     

导管架平台的三维可靠性分析

本文以渤海有冰海域的导管架平台为对象,探讨了结构系统在海冰、海流和风荷载联合作用下,考虑弯矩与轴力两种荷载效应以及腐蚀海生物附着综合影响的三维可靠性分析方法.     

海洋平台大直径钢管桩打桩过程有限元分析研究

近年来海上工程的规模越来越大,为了满足工程需要,桩基设计常常采用大直径,大长度的钢管桩。打桩过程是个相当复杂的过程,不仅涉及到几何非线性、材料非线性、边界非线性,而且是个动力过程。有限元法在处理打桩分析方面具有很强的优势,采用PLAXIS对不同条件下的打桩问题进行了动力模拟分析。分析显示在打桩过程中,桩端土体会产生较大的水平位移和竖向位移,桩端土体和靠近桩端的部分土塞内会产生较大的超孔隙水压力。在砂土中,停锤较短时间也会使孔压迅速消散,这也是打桩中间的停锤会造成后续打桩困难的主要原因。     

深水导管架下水扶正过程定量风险分析

运用QRA技术(定量风险评估)对导管架下水过程进行深入分析,提出风险概率评价模型和事故损失综合评估方法。首先辨识潜在的风险事件及相关风险因素,然后量化风险事件的模糊概率和损失程度,最后依据风险量化结果和ALARP(aslow as reasonably practically)原则对需要控制的风险事件给出控制措施。通过定量风险分析,达到及时查找并消除各方面事故隐患的目的。     

海上风电场高桩承台群桩基础平台的设计研究

针对国内海上风电基础设计没有统一的规范及标准,为提升海上风电基础设计建设的水平,通过对东南沿海某海域海上风电基础的设计进行了有限元计算分析论证,验证了群桩高承台结构设计方案的设计方法和设计参数。分析结果表明该设计的最大应力主要发生在塔筒底座与承台接触部位及钢管桩与承台连接段,应在连接部位加强措施处理;基础竖直位移较小,水平位移相对较大;分界部位应力较集中,刚度不能顺畅过渡,可考虑填充碎石土等方法加强。本研究对海上风电基础设计技术的研究与探索,可为将来制定中国海上风电行业标准提供可靠的依据,对中国未来大批量的海上风电能源的开发有着重要意义。     

七电极电导率传感器结构分析及优化

为了提高七电极电导率传感器的测量性能,本实验对七电极电导池的结构进行了分析及优化.结合电极式电导率传感器的测量原理与热惯性理论,分析影响传感器测量性能的因素以及壳体外形对测量结果带来的影响.通过有限元分析对结构优化前后的性能进行仿真验证.数据结果表明,结构优化后的电导池内最大流速的增量增加了43.66％,灵敏度与结构优...     

正压冲固平台结构分析中基础边界条件的影响

正压冲固平台是一种采用短桩加固基础的新型海洋采油平台,对于这种新型的平台结构,在结构分析和构件强度校核中必须考虑其有限元模型的基础边界条件处理问题。本文提出了正压冲固平台有限元计算模型中基础边界条件的一种简化方法,将两个水平方向的扭转自由度简化为扭转弹簧边界元,其余自由度简化为固定约束。通过计算分析得到了不同的边界约束刚度系数的取值对平台总体位移和强度校核应力的影响及变化趋势。结论是,平台结构对约束刚度系数K的反应在10^4～10^4之间时比较明显,对K的敏感度最为强烈：在此范围之外,平台反应分别接近于简支约束情况和刚性约束情况。尤其对于接近约束边界的单元,其应力变化最敏感。     

粒度分析中偏度系数的影响因素及其意义

利用粒度分析中的偏度系数对区分不同搬运动力和不同沉积环境下的沉积物具有重要的鉴定意义,通过对偏度系数内涵的深入分析和粒度分析不同方法的比较,研究表明:偏度是非正态粒度分布下的偏斜程度,可敏感地反映粒度分布两端的微量变化,正偏是沉积物粒度分布的细偏,负偏则是粗偏,偏度正负大小与多种因素有关,它主要受沉积物属性控制,既与沉积环境类型密切相关,又与环境能量是否对应平衡有关;偏度还受计算方法和测试方法等人为因素影响。筛析法结合图解法计算较适用于粒度粗、跨度大的沉积物粒度分析,激光粒度法结合矩法计算更适用于粉砂—黏土粒级沉积物的粒度分析。     

Hybrid three-dimensional finite-difference and finite-element analysis of seismic wave induced fluid–structure interaction of a vertical cylinder

The two-dimensional finite-difference scheme has been extended to three dimensions to solve nonlinear hydrodynamic pressures and structural responses of a deformable, vertical and circular surface-piercing offshore cylinder during earthquakes. A complete three-dimensional analysis has been made with both the three-dimensional equations of motion and the simultaneous action of three components of ground acceleration included in the analysis. Not only the magnitude but also the direction of the acting ground motion can be varied with time. The dynamic response of a cylinder is approximated by the displacements in the fundamental modes of vibration. A comparison of the dynamic displacement of the cylinder with and without surrounding sea water has been made. The flexibility of the offshore cylinder can significantly increase the hydrodynamic pressures acting on cylinder faces, that is, the fluid-structure interaction is necessary in offshore cylinder analysis. Although the hydrodynamic pressure induced by the vertical ground acceleration of the El Centro 1979 earthquake is significant, the calculated structural dynamic response of a cylinder is very small and the corresponding resultant hydrodynamic force is almost nil. The hydrodynamic force induced by two-horizontal ground acceleration is about the same as that by three simultaneous components of ground acceleration. For a solid and stubbier circular cylinder, the vertical component of ground acceleration may be neglected.