锦州油田四桩腿平台设计讲解.ppt

Company Logo LOGO 锦州油田四桩腿平台设计 提纲 介绍渤海20米水深海上石油计量导管架平台的设计， 主要包括以下几方面内容： 1、环境条件和设计依据的确定 2、平台选型、主尺度和构件尺寸的确定 3、建立ANSYS模型 4、环境载荷计算及各工况载荷的组合 5、平台静力分析 6、平台结构动力分析 7、地震载荷下强度校核 8、桩基承载力计算 9、总体设计图纸绘制 1、环境条件的确定 环境条件 设计水深： 20.0米 潮位以渤海平均海平面为基准 校核高水位： 4.18米 设计高水位： 3.18米 设计低水位： -3.52米 校核低水位: -5.02米 波浪： 风浪为主，涌浪次之，强浪向NNE 校核高水位最大可能波高： 5.1米 对应波浪周期： 8.2秒 设计高水位最大可能波高： 3.2米 对应波浪周期： 7.8秒 海流： 方向：强方向SSW。 表层流速： 136cm/s 底层流速: 109cm/s 风：强风向SSW,NNE 风速： 冰作用下，设计风速 31.1m/s 波浪作用下，设计风速35.5m/s 海冰： 设计冰厚（50年一遇）： 0.467m 抗压强度： 2300kPa 2、平台选型、主尺度和构件尺寸的确定 平台甲板高程：8.00 m 工作点高程： 5.50m 平台甲板面积19.5m×19m， 承载能力500t 桩腿导管直径为?1350×30mm， 斜度为1/10 导管架设4层水平横撑， 水平横撑尺寸为 ?700×25mm，斜撑尺寸为?700×25mm 摩擦桩桩径为?1200×30mm 平台甲板采用板、梁结构，面积为19.5m×19m，甲板板厚 为 8mm ，Y向设4根梁（主梁4根），X向设5根（主梁4 根） 3、 环境载荷计算及各工况载荷的组合 3.1风载荷(风速31.1m/s) 作用于平台上的风载荷按下式计算： F=PA 式中 p—风压；A—结构垂直于风向的投影面积。 X向风载计算结果： Y向风载计算结果： 3、 环境载荷计算及各工况载荷的组合 3.2冰载荷 作用于平台上的冰载荷按下式计算： 式中： m—桩柱形状系数，对圆截面柱采用0.9； k1—局部挤压系数； k2 —桩柱与冰层的接触系数； b—桩柱宽度（或直径）； h—冰层计算厚度。 根据CCS规范挤压系数K1=2.5；接触系数K2=0.45； 由环境条件:Re =2300kPa； 由图纸资料：b=1.35m h=0.467m。 则单个桩腿所受的冰载荷为： P=0.9×2.5×0.45×1.35×0.467×2300 =1468.2kN 考虑遮蔽效应和阻塞作用，受遮蔽桩腿受到的冰载荷为： P =0.3P=440.46kN 3、 环境载荷计算及各工况载荷的组合 3.3波浪、流载荷 在ANSYS程序中，提供了支持圆管形构件的流体静力、动力 效应的Pipe59单元，能够有效模拟海洋环境中的导管架结构 ，所以需要在ANSYS模型建立之后，将有关波浪和海流参数 填入water table表格中，程序将根据所选用的波浪理论对使 用了Pipe59单元的结构进行波浪力及流力的计算。 3.4甲板设备载荷 该平台为石油计量平台，其设备总重约为500吨，计算时甲板 载荷等效为4个各125吨的质量单元，作用于桩腿顶端的节点 之上；平台结构的自重通过输入z轴方向的重力加速度（ 9.8m/s2）由ANSYS程序自动生成（Mass21单元）。 3、 环境载荷计算及各工况载荷的组合 3.5工况和载荷组合 3.5.1 风浪流工况 1）X方向上（0°方向），波浪力+海流+风力+结构自重+甲板设备重量 2）Y方向上（90°方向），波浪力+海流+风力+结构自重+甲板设备重量 3.5.2 风冰流工况 1）X方向上（0°方向），冰力+海流+风力+结构自重+甲板设备重量 2）Y方向上（90°方向），冰力+海流+风力+结构自重+甲板设备重量 4、有限元模型的建立 单元类型的选择 4、有限元模型的建立 Beam188单元特性 Beam188 适用于分析细长的梁。具有扭切变形效果。Beam188 是一 个二节点的三维线性梁。 Pipe16 单元特性 pipe16是一种单轴单元，具有拉压、扭转、和弯曲性能。 Pipe59 单元特性 pipe59单元是一种可承受拉、压、弯作用，并且能够模