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第5期209-

腐蚀防护

半潜生产平台上部模块疲劳分析

薄景富，赵阔，尹晓明，李娟，张媛

（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

[摘要］半潜生产平台作为一种常见的深水平台形式，其上部模块与下部船体组成一个整体结构，参与平台整体强度，同

时由于环境条件恶劣、往复循环受力，极易造成结构疲劳损伤，从而发生焊缝断裂甚至结构破坏等问题。疲劳分析是上部

结构设计的主要控制工况之一。依托某深水半潜生产平台项目，开展半潜生产平台上部模块疲劳分析方法研究，系统总结

浮式结构疲劳评估的关键设计原理和标准规范，给出一套适用于半潜生产平台上部模块疲劳分析的方法和流程，为后续的

结构选型、优化等设计研究工作提供技术支持。

【关键词]】半潜生产平台；上部模块；疲劳分析

引言的惯性力作用，使结构处于不利状态，这种相当

随着海油油气开发不断走向深水，半潜平于自重增加的情况可以用向上的加速度大小来表

台作为一种常见的深水平台形式，目前世界范围示，如图2所示。

内已有多座半潜平台投入使用。相对于传统导管3）分离工况：在此工况下，平台除受到静水

架平台，半潜平台上部模块会受到来自船体显著荷载外，还受到波浪外力作用。一种情况是波浪

的循环变形影响（分离、挤压、扭转），并且深质点的垂直惯性力为零，但水平惯性力为最大，

水海域环境条件更加恶劣，极易造成结构疲劳损并分别以相反的方向作用在两边立柱和船体上。

伤，从而发生焊缝断裂甚至结构破坏等问题。疲平台左右立柱和船体有向外分离趋势，使平台

劳分析是上部模块结构设计的主要控制工况之水平桁承受最大的拉应力。另外一种情况下波浪

一。尤其是针对服役周期内不回坞维修的半潜生质点的水平惯性力为零，但波浪质点的垂直惯性

产平台来说，疲劳分析是结构必须解决的问题。力为最大值，一上一下的作用在左右船体的结构

依托某深水半潜生产平台项目，开展半潜生上，使平台产生剪切变形。如图3所示。

产平台上部模块疲劳分析方法研究。通过对国内4）挤压工况：在此工况下，平台受力与分

外浮式结构疲劳评估相关资料的收集和比选，系离工况类似，只是波浪位置不同。作用于平台的

统总结浮式结构疲劳评估的关键设计原理和标准波浪力方向与分离工况相反，此时平台左右立柱

规范，给出一套适用于半潜生产平台上部模块疲和船体有向内挤压的趋势，平台水平桁产生最大

劳分析的方法和流程，为后续的结构选型、优化压应力，垂直曳力使平台产生剪切变形，如图4所

等设计研究工作提供技术支持。示。

1半潜平台受力特性[3-5]5）斜浪工况：在此工况下，立柱、船体在斜

浪作用下，这时将出现平台一边处于波峰，一边

半潜平台在位情况下，典型工况有以下几

种：处于波谷，整个平台将会受到不均匀的浮力和波

浪力的作用而产生扭转变形，如图5所示。

1）静载工况：在此工况下，平台无任何运

动，无波浪荷载，在平台每一个构件上的荷载只

有均布荷载或集中荷载，如图1所示。

作者简介：薄景富（1988-），男，硕士，工程师，主要

2）升沉工况：在此工况下，平台只有升沉运研究方向：海洋工程结构物设计与建造。国家重点研发项目

动，平台向上的运动使平台受到与自重方向一致（2016YFC0303602）新型深水多功能干树半潜平台上部组块关键