米水深导管架结构设计关键技术研究PPT课件

中国石油海洋工程有限公司中国石油集团海洋公司工程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2010年10月100米水深导管架结构设计技术研究中国石油海洋工程有限公司 固定导管架平台是目前海上油气开发使用最广泛的一种结构型式；其优点是结构简单、安全可靠、造价低廉、适应性强。 固定导管架平台的发展历史是由浅水区域走向深水区域的历史； 固定导管架平台的发展历史一、概述海洋平台的型式多种多样，而固定导管架平台是目前海上油气开发使用最广泛的一种结构型式，与其他结构型式相比，其优点是结构简单、安全可靠、造价低廉、适应性强。固定导管架平台的发展历史是由浅水走向深水区域的历史，自1947年美国在墨西哥湾水深4米处安装第一座固定平台起，导管架平台发展迅速，到80年代末，SHELL公司安装了世界上最深的导管架平台BULLWINKLE平台，其水深412m。我国于1966年底在渤海湾6米水深处安装第一座固定式导管架平台，目前安装水深已达到200m。*中国石油海洋工程有限公司汇报内容一、概述二、100米水深环境特点及结构特点三、工程实例 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 四、100米水深导管架结构设计研究课题五、结束语中国石油海洋工程有限公司 中国石油集团海洋工程有限公司固定导管架平台技术的发展情况：水深：1m～11m100m工作：项目与科研相结合一、概述中石油海洋公司的固定导管架平台技术稳步发展，至今为止已建成平台的安装水深主要集中在1m～11m范围内；近年来根据国内外市场的需求，我们一方面完成了较深水域有关项目导管架的详细设计工作，另一方面积极开展100m水深导管架设计技术研究，通过将项目与科研相结合的方式，掌握100m水深导管架设计技术。*中国石油海洋工程有限公司一、概述二、100米水深环境特点及结构特点三、工程实例分析四、100米水深导管架结构设计研究课题五、结束语汇报内容中国石油海洋工程有限公司 100米水深环境特点二、100米水深环境特点及结构特点上 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中所列数据参考了我国部分海域海洋平台的基础环境资料。随着水深增加，环境条件(尤其是风及波浪)更加恶劣；导致作用在平台上的环境荷载增加。 环境条件 水深 6米左右 100米左右 重现期(a) 1 100 1 100 风 1min平均风速(m/s) 13.7 32.4 28.5 50.3 波浪 最大波高Hmax(m) 2.45 4.37 10.6 19.2 最大周期Tm(s) 7.13 9.55 10.2 14.1 流 表层流速(m/s) 1.77 2.14 1.45 2.43 底层流速(m/s) 1.47 1.84 0.95 1.55海洋平台结构在生产作业中长期处于恶劣的海洋环境中，经受着风浪流等各种荷载的作用。*中国石油海洋工程有限公司 导管架结构特点主桩式固定导管架平台裙桩式固定导管架平台二、100米水深环境特点及结构特点为适应不同的环境要求，平台的结构型式也会有所不同。对于浅水区域平台，导管架一般采用主桩式，即桩由导管架腿内打入；水深增加以后，特别是在60米以后，导管架一般采用裙桩型式，即在导管架底部四周布置桩，桩沿裙桩套筒内打入。*中国石油海洋工程有限公司动力和疲劳的分析要求方面：水深增加使结构产生明显的动力响应；施工设计方面：水深增加使结构重量的增加而引起施工方法的不同； 100米水深导管架结构设计特点二、100米水深环境特点及结构特点对于100米水深导管架而言，随着桩腿的延长，平台的整体刚度变小，自振频率降低，接近波浪频率范围，使得结构对波浪的激振较为敏感，因此进行平台的动力和疲劳分析对导管架平台的设计和安全性而言都是十分必要的。另一方面，由于100米左右水深导管架重量达到2000吨～3000吨甚至超过3000吨，往往超过可使用的浮吊资源能力要求，因此其施工方法与浅水导管架有所不同，主要表现在装船方式和下水方式上。从制造场地将导管架通过滑移的方式进行装船，并通过滑移或吊装方式下水，经过扶正后导管架坐底。*中国石油海洋工程有限公司一、概述二、100米水深环境特点及结构特点三、工程实例分析四、100米水深导管架结构设计研究课题五、结束语汇报内容下面以工程项目为例，介绍我们在较深水域导管架设计方面进行的工作。*中国石油海洋工程有限公司 在位：静力分析、地震分析、疲劳分析、船撞分析、组块对接分析、涡激振动分析、加强环设计、附属结构设计；施工：装船、拖航、吊装、浮力计算、扶正、局部结构静水压溃校核、坐底稳性及防沉板设计、桩自由站立分析、桩可打入性分析； 工程实例三、工程实例分析在该项目中，所进行的分析包括在位分析和施工分析，其中在位分析包括：；施工分析包括：；*中国石油海洋工程有限公司设计依据三、工程实例分析 APIRP2A-WSD-21stedition Recommendedpracticeforplanning,designingandconstructingfixedoffshoreplatforms.Workingstressdesign AISC9thedition(1995) SpecificationforStructuralsteelbuildings.AllowableStressDesign,andPlasticDesign ANSI/AWSD1.1 Structuralweldingcode-Steel2004edition DNV2000CN30.5(March1991) Environmentalconditionsandenvironmentalloads DNVRPC203(April,2008) FatigueDesignofOffshoreSteelStructures设计所依据的主要 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 是APIRP2A，另外还包括AISC等相关规范。*中国石油海洋工程有限公司静力分析 极端工况下：最大杆件UC值为0.88，位于ROWA面EL（-51.5m）和EL（-71.95m）之间的斜撑上，节点最大冲剪UC值为0.858，出现在EL（+4.5m）的水平层上；操作工况下：最大杆件UC值为0.82，位于EL（+4.5m）的水平层上，节点最大冲剪UC值为0.793，出现在EL（+4.5m）的水平层上；各层最大位移桩基承载力校核计算内容：对导管架结构在一年一遇操作工况及百年一遇极端工况下的强度进行校核，并对桩基承载力进行校核。计算结果：三、工程实例分析下面对我们所完成的工作进行介绍。静力分析需要对*中国石油海洋工程有限公司地震分析计算内容：采用地震谱分析方法，进行强度水平和韧性水平校核。计算结果（韧性水平）： 杆件最大应力比UC=0.71，发生在EL(-)31.5m的水平层上； 节点最大冲剪UC=0.733，发生在登船平台支撑上； 各层最大位移 桩基承载力校核三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司疲劳分析计算内容：根据业主提供的波高与周期的联合概率分布，采用详细波浪谱疲劳分析方法，对所有管节点的连接进行疲劳寿命计算。根据检修的难易程度分为三类区域，并确定了相应的疲劳寿命安全系数。计算结果： 飞溅区为疲劳敏感区域，疲劳寿命最短的节点为505L：94.21848年； 需要对某些节点进行打磨；三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司船撞分析计算内容：正常碰撞：船舶质量：2300t速度0.5m/s；采用基本许用应力意外碰撞：船舶质量：1500t速度1.0m/s；许用应力提高70%进行高低潮位碰撞荷载与环境荷载及结构自重、上部组块操作荷载组合后各工况下的结构强度校核；计算结果：杆件最大应力比UC=0.99，位于登船平台支撑上；节点最大冲剪UC=0.988，位于登船平台支撑上;各层最大位移桩基承载力校核三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司组块对接分析计算内容： 安装误差允许值 从组块立柱角度来考虑(组块立柱内壁与导向之间的间隙要保证组块能与导管架顺利对接) 从底甲板的井口区结构来考虑(即碰撞力引起的位移不会使组块结构碰到井口)：X=477mm，Y=403mm强度校核（包括Dockingguide、导管架结构、桩基础）：导管架在位自重、组块碰撞荷载（水平方向5%组块吊装重，垂直方向碰撞荷载10%组块吊装重）以及环境荷载的组合工况;在此安装工况下，允许应力可提高1/3。计算结果： 导向最大UC是0.97; 导管架上杆件最大UC是0.75，是导管架上与桩顶过渡段连接的杆件; 节点最大冲剪UC=0.63，位于护舷支撑杆件节点上； 桩承载力校核三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司波浪拍击：计算内容： 主要是校核飞溅区水平层杆件受局部波浪拍击荷载的强度 波浪环境条件保守取100年一遇的波浪拍击荷载为:计算结果最大UC值为0.98，发生在24”x0.75”的杆件上，考虑腐蚀余量导管架水平层EL(+)4500三、工程实例分析 Member(O.D.xt)(in) SupportedlengthL(m) VelocityU(m/s) Withcorrosion Withoutcorrosion Fs(KN/m) UC Fs(KN/m) UC 24x1.25 20.49 4.507 19.51 0.62 19.90 0.51 24x1.0 Coveredby24”x0.75” 24x0.75 18.4(1) 4.507 19.51 0.98 19.90 0.64 20x0.625 13.90(1) 4.507 16.19 0.91 16.58 0.53 16x0.75 14.80(1) 4.507 12.87 0.94 13.26 0.65 16x0.5 5.2 4.507 12.87 0.24 13.26 0.12 12x0.5 5.5 4.507 9.56 0.35 9.95 0.18 6x0.375 3.0 4.507 4.58 0.58 4.97 0.15 20x0.75 6.86 Coveredby20”x0.625” 20x0.5 1.3 Coveredbyabove中国石油海洋工程有限公司涡激振动分析判断 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ：计算结果： 有/无海生物，流不会引起杆件的VIV 风：经计算，所有杆件在风作用下不会发生VIV.计算内容： 流产生的VIV,水面下杆件按100年一遇表层流速计算，考虑有海生物和无海生物；海生物厚度50mm，密度1200kg/m3风产生的VIV，在位分析水面上杆件按100年一遇1分钟持续风速计算;建造及拖航过程中则按10年一遇1分钟持续风速计算;三、工程实例分析 Vortexwilloccur In-line Cross-flow Stabilityparameter Current Wind中国石油海洋工程有限公司静水压溃分析在位工况及施工工况：导管架漂浮下水到扶正状态,此时导管架已坐在泥面上；保守的认为腿内不充水； 静水压的计算按两水平层间的长度考虑EL-51.5m～EL-71.5m(其他高程之间的水平层校核方法与此相同)静水压强度计算，计算强度不满足要求，需进行加强环设计; 加强环设计设计形式为外加强环,无翼缘三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司装船分析计算内容： 校核导管架在滑移装船时的强度是否满足要求，导管架在Row2与EL(-)12.5m和EL(-)51.5m的相交处进行支撑，各个支撑点所施加的强迫变形为：±30mm(正常工况)和±60mm(极限工况)。极限工况下的许用应力放大1.333。装船时，最危险的地方出现在EL(-)12.5m和EL(-)51.5m两个水平层，最大UC值为0.82。最大冲剪发生在202L和203L处，分别为0.913和0.910：位于-51.5m水平层与row2大腿的相交处。402L和403L位于-12.5m水平层与row2的相交处。计算结果：三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司拖航分析 校核导管架在拖航时的强度是否满足要求； 导管架在Row2与EL(+)4.5m，EL(-)31.5m和EL(-)71.95m的相交处利用seafasting进行支撑； 采用横摇12.5度，纵摇20度的拖航条件。许用应力放大1.333。 杆件最大UC值为0.95，出现在EL(-)31.5m水平层，主要是因为该杆件长细比较大，且轴向力较大的。 最大节点冲剪UC值为0.885，发生在EL(-)71.5m层的防沉板结构处。计算结果：计算内容：三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司水平吊装分析 导管架在Row1与EL(-)12.5m和EL(-)51.5m的相交处设置吊点。 采用的荷载系数分别为1.35和2.0。为保守起见，本计算中重量不确定系数采用1.1。 吊钩高于Row2层76米。 当荷载系数为1.35时，所有结构强度均满足要求，最大UC值为0.78；最大吊绳力为：11500kN计算结果：计算内容： 当荷载系数为1.35时，最大冲剪为0.81，位于立管支撑与-31.5m层水平杆件的相交点 当荷载系数为2.0时，与吊点相连的杆件强度均满足要求，最大节点冲剪三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司 校核导管架扶正站立时的结构强度，导管架垂直吊点设置在顶部水平层。 本计算中采用的荷载系数分别为1.35和2.0，重量不确定系数为1.1。 吊勾高于顶部水平层40m。垂直吊装分析计算结果：计算内容： 当荷载系数为2.0时，杆件最大UC值为0.77，位于导管架最顶层的水平层。 当荷载系数为2.0时，最大冲剪为0.402；最大吊绳力为：5510kN三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司扶正分析 对导管架从漂浮状态到直立状态整个扶正安装过程进行模拟分析； 包括：完整状态、破舱状态，重心偏移状态；灌水系统设计、导管架腿分舱设计； 确定出扶正安装所需要的浮吊，制定出导管架从漂浮状态到直立状态过程的具体实施步骤，以确保导管架扶正安装的顺利实施。分析结果：计算内容：导管架提升到一定位置后，保持大钩不动，对A2和B2腿的下面两个舱进行充水 浮力余量为12%； 形成施工顺序三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司坐底稳性分析及防沉板设计 校核导管架在扶正站立后，打桩前，由防沉板进行支撑的状态下，结构的强度，稳性等。 根据API规范通过手工计算土壤的刚度后，按比例分配到导管架底层水平层的节点上，作为导管架的约束。 导管架腿设置为充水状态，并且去除了索具等重量。 杆件的最大UC为0.982，位于最下层水平层处； 节点冲剪最大UC为0.978，该点位于EL(-)71.5m层，斜撑与水平杆相交处。计算结果：计算内容：三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司桩自由站立分析 WHPA桩长169.99m,φ1524mm,入泥90m，分三段打入；第一段：92.5+0.5第二段：39.0+1.0第三段：38.49+3.0计算结果： 最大UC=0.59，发生在第三段桩上。 安装第一段时，桩在自重和桩锤重的作用下，自由入泥为13.0m,桩露出导管架顶部4.0m（包括切割余量）。 当第一段和第二段桩接桩时，施工方应采取措施，使第二段的重量不由第一段桩承担。三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司打桩分析打桩锤选用IHC-S500，备用锤为MENCKMHU800S计算结果：最大应力239.1Mpa<0.9×335=301.5Mpa三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司附属结构设计 桩腿连接的计算：桩腿连接采用皇冠板的形式，板厚125mm,焊缝50mm；最大UC=0.66，发生在船舶碰撞工况。 水平吊点的的计算：吊点主板厚80mm，贴板厚60mm、40mm：最大UC=0.60（BearingStress） 垂直吊点的的计算：吊点主板厚60mm，贴板厚45mm最大UC=0.65(ShearStress)吊点计算程序三、工程实例分析中国石油海洋工程有限公司一、概述二、100米水深环境特点及结构特点三、工程实例分析四、100米水深导管架结构设计研究课题五、结束语汇报内容*中国石油海洋工程有限公司海洋公司积极开展100米水深导管架平台结构设计研究，内容涉及到各个方面。 100米水深导管架结构设计研究课题四、100米水深导管架结构设计研究课题裙桩套筒有限元分析除工程项目之外，我们积极开展100米水深导管架设计技术研究。研究的内容涉及到各个方面的研究，如裙桩套筒强度分析及疲劳分析，滑移下水分析研究，装船过程中驳船强度及稳性分析，拖航稳性及拖航疲劳分析等等。*中国石油海洋工程有限公司四、100米水深导管架结构设计研究课题驳船装船过程分析拖航稳性分析中国石油海洋工程有限公司滑移下水分析四、100米水深导管架结构设计研究课题中国石油海洋工程有限公司一、概述二、100米水深环境特点及结构特点三、工程实例分析四、100米水深导管架结构设计研究课题五、结束语汇报内容*中国石油海洋工程有限公司通过项目与科研相结合，目的是掌握导管架平台结构在位及施工分析核心技术，形成一套高效、准确的标准化设计分析方法，满足海洋公司自主设计100米水深导管架平台的需要，为建设一体化国际海洋石油工程公司奠定坚实的基础。五、结束语中国石油海洋工程有限公司汇报结束，谢谢！海洋平台的型式多种多样，而固定导管架平台是目前海上油气开发使用最广泛的一种结构型式，与其他结构型式相比，其优点是结构简单、安全可靠、造价低廉、适应性强。固定导管架平台的发展历史是由浅水走向深水区域的历史，自1947年美国在墨西哥湾水深4米处安装第一座固定平台起，导管架平台发展迅速，到80年代末，SHELL公司安装了世界上最深的导管架平台BULLWINKLE平台，其水深412m。我国于1966年底在渤海湾6米水深处安装第一座固定式导管架平台，目前安装水深已达到200m。*中石油海洋公司的固定导管架平台技术稳步发展，至今为止已建成平台的安装水深主要集中在1m～11m范围内；近年来根据国内外市场的需求，我们一方面完成了较深水域有关项目导管架的详细设计工作，另一方面积极开展100m水深导管架设计技术研究，通过将项目与科研相结合的方式，掌握100m水深导管架设计技术。*海洋平台结构在生产作业中长期处于恶劣的海洋环境中，经受着风浪流等各种荷载的作用。*为适应不同的环境要求，平台的结构型式也会有所不同。对于浅水区域平台，导管架一般采用主桩式，即桩由导管架腿内打入；水深增加以后，特别是在60米以后，导管架一般采用裙桩型式，即在导管架底部四周布置桩，桩沿裙桩套筒内打入。*对于100米水深导管架而言，随着桩腿的延长，平台的整体刚度变小，自振频率降低，接近波浪频率范围，使得结构对波浪的激振较为敏感，因此进行平台的动力和疲劳分析对导管架平台的设计和安全性而言都是十分必要的。另一方面，由于100米左右水深导管架重量达到2000吨～3000吨甚至超过3000吨，往往超过可使用的浮吊资源能力要求，因此其施工方法与浅水导管架有所不同，主要表现在装船方式和下水方式上。从制造场地将导管架通过滑移的方式进行装船，并通过滑移或吊装方式下水，经过扶正后导管架坐底。*下面以工程项目为例，介绍我们在较深水域导管架设计方面进行的工作。*在该项目中，所进行的分析包括在位分析和施工分析，其中在位分析包括：；施工分析包括：；*设计所依据的主要规范是APIRP2A，另外还包括AISC等相关规范。*下面对我们所完成的工作进行介绍。静力分析需要对**除工程项目之外，我们积极开展100米水深导管架设计技术研究。研究的内容涉及到各个方面的研究，如裙桩套筒强度分析及疲劳分析，滑移下水分析研究，装船过程中驳船强度及稳性分析，拖航稳性及拖航疲劳分析等等。**